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热处理对喷射沉积含Sc超高强铝合金组织性能影响研究

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目录

文摘

英文文摘

1 文献综述

1.1 超高强铝合金概述

1.1.1 国内外超高强铝合金的发展

1.1.2 含Sc超高强铝合金的发展

1.2 喷射沉积技术概述

1.2.1 喷射沉积原理

1.2.2 喷射沉积超高强铝合金研究

1.3 超高强铝合金的合金化机理

1.3.1 主合金元素

1.3.2 微量元素锆和钪

1.3.3 稀土元素和杂质元素

1.4 超高强铝合金的热处理工艺

1.4.1 均匀化处理

1.4.2 固溶处理

1.4.3 时效处理

1.5 超高强铝合金的脱溶序列与强化机理

1.5.1 脱溶序列

1.5.2 组织结构与强化机理

1.6 本论文研究的目的、内容

1.6.1 本论文研究的目的和意义

1.6.2 本论文研究内容

2 材料和试验方法

2.1 材料的制备

2.1.1 合金成分的选择与设计

2.1.2 合金材料的制备

2.2 样品制备及热处理

2.2.1 沉积坯退火处理

2.2.2 挤压坯退火处理

2.2.3 固溶处理

2.2.4 时效处理

2.3 性能测试

2.3.1 硬度测试

2.3.2 金相组织观察

2.3.3 DSC测量

2.3.4 扫描电镜组织观察

2.3.5 XRD衍射分析

2.3.6 透射电镜组织观察

3 退火处理对超高强铝合金组织与性能的影响

3.1 喷射沉积过喷粉及沉积坯分析

3.1.1 过喷粉与沉积坯金相组织分析

3.1.2 沉积坯扫描电镜分析

3.1.3 透射电镜分析及XRD衍射分析

3.1.4 分析与讨论

3.2 退火处理对沉积坯组织与性能的影响

3.2.1 退火处理制度的确定

3.2.2 金相组织和硬度分析

3.2.3 扫描电镜分析

3.2.4 XRD衍射分析

3.2.5 分析与讨论

3.3 退火处理对挤压坯组织与性能的影响

3.3.1 挤压坯室温组织分析

3.3.2 退火处理工艺确定

3.3.3 退火挤压坯硬度测试和金相组织分析

3.3.4 退火挤压坯扫描电镜分析

3.3.5 退火挤压坯透射电镜分析

3.3.6 分析与讨论

3.4 本章小结

4 固溶与时效处理对超高强铝合金组织与性能的影响

4.1 固溶处理

4.1.1 固溶处理工艺的确定

4.1.2 硬度分析

4.1.3 金相组织分析

4.1.4 扫描电镜分析

4.1.5 XRD衍射分析

4.1.6 分析与讨论

4.2 时效处理

4.2.1 时效处理工艺的确定

4.2.2 硬度分析

4.2.3 金相组织分析

4.2.4 XRD衍射分析

4.2.5 透射电镜分析

4.2.6 分析与讨论

4.3 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢

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摘要

7000系Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金具有高的比强度和硬度、易加工、较好的耐腐蚀性能和较高的断裂韧性等优点,广泛应用于航空、航天和军事领域,但该系合金的缺点是组织热稳定稳定性不好。本文着眼于当今超高强铝合金发展趋势,结合内蒙古自然基金项目,以100℃~300℃的服役目标为使用目标,以Sc和Zr为微合金化元素,主要研究热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金性能和组织热稳定性的影响。
   采用喷射沉积技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.3Sc-0.2Zr-0.3Ni合金,通过硬度测试和差热分析等方法,借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察和XRD衍射分析等手段研究了热处理制度对实验合金的力学性能和显微组织的影响。研究结果表明:
   圆形过喷粉颗粒直径约为3~15μm,合金沉积坯组织为均匀等轴晶,晶粒平均尺寸15μm。沉积坯在460℃经过0~24h退火处理后,晶粒尺寸仍保持在15μm左右,其硬度值在57~60HRB之间;挤压坯在470℃、480℃和490℃下分别进行0~2h固溶处理,合金的硬度值在61~67HRB之间;Sc、Zr微合金化后合金沉积坯、挤压坯组织保持较好的热稳定性。沉积坯理想的退火工艺为460℃保温12h,挤压坯480℃固溶处理后在保温0.5h时硬度达到最高值66.68HRB。
   喷射沉积凝固过程中,实验合金中析出明暗相间LI2型初生Al3(Sc,Zr)粒子,大小在100~200nm。挤压坯经480℃/2h+120℃/24h时效处理后,α(Al)基体内析出呈蹄状的LI2型二次Al3(Sc,Zr)粒子,Al(Sc,Zr)粒子基本没有长大,粒子尺寸为7~12nm。
   合金挤压坯480℃/2h固溶处理后分别在110℃~150℃内进行时效处理,合金硬度呈近似“双峰”特征,经480℃/2h固溶+110℃/8h时效后合金最高硬度值为73.22HRB。η'相与少量G.P区共同作用是导致480℃/2h+120℃/24h硬度值为67.1HRB的重要原因。

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