均勻化及熱變形對納米TiN-Ti細化Al-Zn-Mg-Cu合金組織及性能的影響.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu系高強度鋁合金是航空航天、武器裝備、船舶工業(yè)和汽車工業(yè)等領域中的重要結構材料，該類合金通常采用鑄造制坯，經均勻化處理和塑性變形后，采用固溶時效方式對合金進行強韌化處理。由于這類鋁合金的合金化程度高，鑄坯易產生枝晶偏析、晶界處共晶組織粗大，對合金的均勻化處理和熱變形過程將產生重要影響。因此，研究鑄態(tài)組織對Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的均勻化處理和熱變形組織和性能的影響，可以為鑄造Al-Zn-Mg-Cu合金的均勻化處

2、理工藝和熱變形工藝的制定提供理論和實驗依據。
　　本文采用金屬 Ti粉負載納米 TiN顆粒細化劑(簡稱：納米 TiN/Ti細化劑)細化Al-Zn-Mg-Cu合金的鑄態(tài)組織，研究了均勻化處理工藝對TiN/Ti細化Al-Zn-Mg-Cu合金組織和性能的影響；對均勻化處理的試樣進行擠壓變形，采用熱模擬壓縮實驗研究了不同變形條件下合金的組織以及流變應力的變化規(guī)律，探討了納米 TiN/Ti細化Al-Zn-Mg-Cu合金的熱壓縮變形行為。取得

3、了如下研究結果：
　　470℃×24h一級均勻化處理后，鑄態(tài) Al-Zn-Mg-Cu合金枝晶間的η(MgZn2)和θ(Al2Cu)相向基體溶解較充分，僅在晶界處殘留少量的η(MgZn2)相。經過（400℃×10 h+470℃×24h）二級均勻化處理后，鑄態(tài)的η(MgZn2)和θ(Al2Cu)相完全溶入基體，而在冷卻過程中α-Al晶內析出了MgZn相。納米TiN/Ti細化Al-Zn-Mg-Cu合金的一級和二級均勻化處理后的晶粒較未添

4、加細化劑合金的細小，其硬度均高于鑄態(tài)硬度，二級均勻化處理試樣的硬度值比一級均勻化處理試樣的略有降低。
　　在熱模擬壓縮變形過程中，隨著變形溫度的升高、變形量的增加和應變速率的降低，Al-Zn-Mg-Cu合金的動態(tài)再結晶過程更加充分。當應變速率為0.01s-1，變形溫度為450℃時，未加細化劑和添加 TiN/Ti的合金組織中均發(fā)生了明顯的動態(tài)再結晶，形成了大量的細小等軸晶，但未添加細化劑的合金中仍然可以觀察到部分原始擠壓態(tài)晶粒的晶界

5、。在條件相同的情況下，納米TiN/Ti能促進動態(tài)再結晶。
　　Al-Zn-Mg-Cu合金的流變應力隨著應變速率的增加、變形溫度的降低而升高。對于未添加細化劑的Al-Zn-Mg-Cu合金，當變形溫度為450℃時，合金的軟化機制主要為動態(tài)再結晶，應力-應變曲線具有上升的趨勢，加工硬化占主導作用；當變形溫度低于400℃時，穩(wěn)態(tài)階段加工硬化和由動態(tài)回復引起的軟化作用相平衡。對于添加TiN/Ti的合金，當應變速率為1s-1和0.1s-1時，

6、穩(wěn)態(tài)階段流變應力表現(xiàn)為硬化作用和軟化作用相平衡的過程；當應變速率為0.01s-1，變形溫度為300℃和350℃時，合金組織中以軟化作用為主。
　　當變形溫度較低時(300℃~400℃)，添加TiN/Ti細化劑的Al-Zn-Mg-Cu合金的流變應力明顯高于未添加細化劑的合金；當變形溫度為450℃時，變形初期添加 TiN/Ti合金的流變應力高于未添加細化劑合金的應力，但是隨著變形量的增加，未添加細化劑的合金的流變應力逐漸增加直至高于添