固溶態(tài)大變形調(diào)控7000系鋁合金的性能及其機(jī)理的初步研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金是現(xiàn)代航空航天和國(guó)防軍事等領(lǐng)域不可或缺的支柱材料。強(qiáng)度更高、綜合性能更加平衡優(yōu)化的鋁合金的制備技術(shù)是一個(gè)備受關(guān)注的研究課題。本文以7085鋁合金(Al-7.48Zn-1.51Mg-1.42Cu-0.15Zr)和高合金化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金(Al-12.26Zn-2.96Mg-2.49Cu-0.183Zr-0.067Sr)為實(shí)驗(yàn)主體，通過(guò)與常規(guī)固溶—時(shí)效工藝進(jìn)行對(duì)比，研究了固溶(450℃×1 h+46

2、0℃×1 h+470℃×1h)—大變形（壓縮、等通道轉(zhuǎn)角擠壓）—時(shí)效工藝下7000系鋁合金的力學(xué)性能、抗腐蝕性能以及強(qiáng)化機(jī)理。具體研究工作和得到的結(jié)論如下:
　　(1)研究了固溶—大變形—時(shí)效工藝下7085鋁合金的組織與性能。結(jié)果表明，相比常規(guī)固溶—時(shí)效工藝，固溶—大變形—時(shí)效工藝能夠顯著細(xì)化晶粒，增加小角度晶界數(shù)量，促使第二相均勻分布，從而提高7085鋁合金的屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性能，并且等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)的強(qiáng)化效果高于壓縮

3、變形加工的效果。100℃時(shí)效下合金的屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性能排序?yàn)?ECAP（屈服強(qiáng)度543.3 MPa，晶間腐蝕二級(jí)，剝落腐蝕PC）＞壓縮變形（475.6 MPa，三級(jí)，EA）＞未經(jīng)大變形（381.2 MPa，四級(jí)，EB+）;大變形加工后120℃時(shí)效下的合金處于輕微過(guò)時(shí)效狀態(tài)，相比100℃時(shí)效，此時(shí)合金的力學(xué)性能有所下降，但抗腐蝕性能提高。
　　(2)研究了固溶—大變形—時(shí)效工藝下高合金化鋁合金的組織與性能。結(jié)果表明，固溶—時(shí)效狀態(tài)

4、下高合金化鋁合金的屈服強(qiáng)度分別達(dá)到582.0 MPa(100℃時(shí)效)和576.3 MPa（120℃時(shí)效）;固溶—大變形—時(shí)效(100℃)處理能顯著提高合金的屈服強(qiáng)度(638.3 MPa)，但在時(shí)效溫度為120℃時(shí)，合金的力學(xué)性能大幅降低。固溶—時(shí)效和固溶—大變形—時(shí)效(100℃)狀態(tài)下高合金化鋁合金的晶間腐蝕都具有明顯的方向性（與擠壓方向一致），但后者優(yōu)于前者，而固溶—大變形—時(shí)效(120℃)狀態(tài)下的合金晶間腐蝕形貌以點(diǎn)蝕為主。

5、　　(3)初步探索了大變形加工后7085鋁合金和高合金化鋁合金的時(shí)效工藝。結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)固溶—時(shí)效工藝，大變形加工使得合金內(nèi)部積累了大量位錯(cuò)，合金的時(shí)效動(dòng)力學(xué)提高，時(shí)效強(qiáng)化峰提前，并且所需的時(shí)效溫度較低，尤其對(duì)于高合金化鋁合金，較高的時(shí)效溫度(120℃)導(dǎo)致合金的力學(xué)性能大幅降低。另一方面，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，合金的電導(dǎo)率都呈上升趨勢(shì)。
　　(4)采用X射線衍射儀(XRD)與晶體微區(qū)取向分析技術(shù)(EBSD)對(duì)不同狀態(tài)下7085

6、鋁合金和高合金化鋁合金內(nèi)部的位錯(cuò)密度、小角度晶界和大角度晶界進(jìn)行表征，并通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型定量分析鋁合金的強(qiáng)化組成。結(jié)果表明，大變形后兩種合金的微觀結(jié)構(gòu)參量較為接近，都以小角度晶界為主（超過(guò)80％），平均晶粒尺寸小于2μm，并且ECAP加工在細(xì)化晶粒和提高組織均勻性方面優(yōu)于壓縮變形。相比固溶—時(shí)效態(tài)，固溶—大變形—時(shí)效狀態(tài)下合金屈服強(qiáng)度的提高主要依靠位錯(cuò)強(qiáng)化和小角度晶界強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化則有所下降，此外，相同狀態(tài)下高合金化鋁合金屈