固溶态大变形与预回复处理调控7085铝合金的组织性能及其机理研究

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Al-Zn-Mg-Cu系铝合金具有比强度高、抗腐蚀性能好、制造成本低、可依托的基础工业实力强、军民融合性好等特点。本文以7085铝合金(Al-7.48Zn-1.51Mg-1.42Cu-0.15Zr)为实验主体,通过微观组织、XRD分析、硬度和电导率检测、拉伸性能及断口形貌、晶间腐蚀和剥落腐蚀检测,研究了固溶态大变形与预回复处理对7085铝合金组织性能及机理的调控。具体研究工作和得到的结论如下:  (1)研究了大变形量对7085铝合金固溶态大变形的组织、时效及性能的影响。结果表明,相比较固溶—时效工艺,大变形量加工(20%和45%压缩)能够显著细化合金晶粒,平均晶粒尺寸从31.580μm分别减小到7.414μm和6.469μm;小角度晶界的比例从0.381分别提升到0.913和0.940;100℃×24 h时效下屈服强度和抗腐蚀性能由高到低的排列为:45%压缩变形(屈服强度514.5 MPa,晶间腐蚀三级47.8μm,剥落腐蚀PC)>20%压缩变形(481.2 MPa,三级96.5μm,EA)>未压缩变形加工(屈服强度440.9 MPa,四级,EA);120℃×24 h时效下合金处于轻微过时效状态,此时力学性能下降,但抗晶间腐蚀性能高于100℃×24 h时效下的合金;峰值时效下合金已处于严重过时效状态,此时力学性能最差,但抗晶间腐蚀性能最好。  (2)研究了预回复对7085铝合金固溶态大变形组织、时效及性能的影响。结果表明,相比较未预回复处理过的工艺,预回复处理后7085铝合金平均晶粒尺寸从31.580μm、7.414μm、6.809μm分别减小到11.874μm、6.469μm、5.376μm,小角度晶界比例依次从0.381、0.913、0.940到0.531、0.869、0.880;其中预回复—固溶—时效(100℃×24 h)大大降低了合金的再结晶程度,强度上升的同时塑性也有所提高,抗晶间腐蚀性能明显提高(四级~三级)且抗剥落腐蚀性能也明显提高(EA~PC);预回复—固溶—压缩变形—时效(100℃×24 h)对合金力学性能影响也较小。预回复处理对120℃×24 h下合金的力学性能和抗腐蚀性能没有影响;对峰值时效下的力学性能也没影响。  (3)研究了固溶态大变形与预回复处理后7085铝合金的强化机理。结果表明,相比较固溶态7085铝合金,大变形量加工的合金经EBSD及XRD分析定量计算出位错强化与小角度晶界强化的总强化值从18.5 MPa依次提升到110.3MPa、123.6 MPa,大变形量对合金屈服强度的提高主要依靠位错强化和小角度晶界强化,合金内部的固溶—时效强化则降低。相比较未经预回复处理工艺,预回复处理后的7085铝合金,经EBSD及XRD分析定量计算出的位错强化与小角度晶界强化的总强化值依次从18.5 MPa、110.3 MPa、123.6 MPa到41.9 MPa、94.6MPa、101.7 MPa,预回复—固溶—时效对合金屈服强度的提高主要依靠位错强化、小角度晶界强及化固溶—时效强化,预回复—固溶—压缩变形—时效对合金屈服强度的提高则主要归因于固溶—时效强化。  本文研究首次发现,固溶态大变形可以同向提高7085铝合金的强度和抗腐蚀性能,并且,随着变形量的增加综合性能变优;预回复处理后的7085铝合金在保证合金良好力学性能的前提下具有良好抗腐蚀性能,其中预回复—固溶—45%压缩变形—时效(100℃×24 h)下合金的抗拉强度高达607.8 Mpa,本文研究结果对7085铝合金性能的调控提供了科学依据。
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