液态模锻7055铝合金的组织与力学性能研究

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7XXX系铝合金中的7055铝合金具有密度小、韧性好、比强度高、加工成本低和容易成型等优良性能,已广泛用于航空、航天、交通及其他方面的结构件中。随着科技的进步和时代的快速发展,工业上对7055铝合金材料的综合性能提出了更高的要求。国内外许多学者和专家对7055铝合金的制备工艺、时效、均匀化、合金化等方面进行了深入研究,进展显著。目前通过液态模锻技术来制备7055合金及分析其组织和常规力学性能的研究,尚属国内空白。本文研究成果如下:(1)对液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态试样的各特征位置组织性能的研究表明:热处理前同一液锻件低压时底部先凝固,所以底部晶粒最小,随压力增大顶部受压使晶粒压碎,致使试样顶部晶粒尺寸比底部变小。热处理后,各特征位置的微观组织均得到改善,从而提高了力学性能,特别是心部元素固溶到基体较充分,力学性能提高显著。(2)对不同压力对液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态试样组织性能的研究表明:对于液锻后试样的同一位置随压力增大晶粒尺寸先减小再增大,然后呈减小趋势。热处理后的试样显微组织晶粒均增大,但析出的第二相起到了强化作用,固溶效果明显,对于显微组织晶粒尺寸,热处理状态下比液态模锻状态下均有所增大;随着压力的不断提高,晶粒尺寸开始时减小然后逐渐增大;随着压力的进一步增大,晶粒的尺寸呈现减小趋势。(3)对液态模锻7055铝合金液锻态试样表面粗糙度的检测分析研究表明:在上表面,由于低压时压头过冷度大加快上表面凝固速度,表面粗糙度随压力增大而下降,随着压力增大,压力使处于较高温度的上表面发生锻压变形,使表面粗糙度降低。在下表面,表面粗糙度随压力增大而持续下降,然后趋于稳定。在侧面,表面粗糙度随压力增大而基本稳定;在端面,表面粗糙度浮动较大。(4)对不同压力对液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态常规力学性能的影响规律研究表明:热处理后的力学性能均比液锻态的性能有明显增加,其中硬度、拉伸强度、弯曲强度在各压力条件下提高的幅度比例基本一致,而冲击韧性波动较大,压力75MPa时提升最大。热处理前试样拉伸强度、弯曲强度、硬度达最高时的压力分别为125MPa、125MPa和75MPa,热处理后试样拉伸强度、弯曲强度、硬度最高时对应的压力分别为100MPa、125MPa和1OOMPa。热处理后的材料断裂韧性低压时随压力增大而提高,在50MPa压力以上时保持平稳。
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