论文部分内容阅读
本文系统地研究了Al-11.0Zn-(2.3-3.6)Mg-(0.4-1.5)Cu(wt.%)系列高强铝合金的热变形行为及组织演化规律,建立了合金的加工图,同时研究了高强铝合金挤压板材不同时效状态下的组织性能。主要研究内容包括:利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了五种合金的热变形行为,建立了热变形本构方程和加工图,给出高强铝合金适宜的加工窗口;利用EBSD和SEM分析技术研究了高强铝合金热变形过程中的组织演化规律;测试了高强铝合金挤压板材不同时效工艺下的力学性能,利用TEM表征了合金在不同时效工艺下的微观组织,分析了其强化机理。研究表明,高强铝合金在热压缩过程中主要经历四个阶段:加工硬化阶段、动态软化阶段、稳态流变阶段以及继续加工硬化阶段。考虑应变补偿的本构方程可以很好地预测合金的流变行为;高强铝合金适宜的加工窗口为变形温度为360℃~420℃,应变速率为0.003s-1~0.03s-1。主合金元素含量对流变行为有明显影响,随着Mg含量的降低,流变失稳区缩小,能量耗散峰值减小;随着Cu含量的降低,失稳区扩大,能量耗散系数峰值区域向高温低应变速率区收缩;在应变速率较高的区域存在流变失稳区,随着应变量的增加,流变失稳区扩大至整个变形温度范围内,能量耗散系数峰值随着应变的增加而增加;高强铝合金流变失稳的形式是产生微观裂纹,在安全区能量耗散系数的变化与η相(Mg Zn2)的回溶有关。热变形过程中组织分析结果表明,随着变形温度的升高,动态再结晶组织相对含量增加;随着应变速率的升高,动态再结晶组织和亚晶组织相对含量减少。高强铝合金热变形过程中的主要软化机制为动态回复,兼有少量动态再结晶。合金中的Mg、Cu含量对亚晶组织的相对含量影响较小,对再结晶组织的相对含量影响较大。再结晶组织相对含量随Mg含量的降低而减少,随Cu含量的降低而增加。高强铝合金挤压板材不同时效工艺下的性能测试和组织表征结果表明,高强铝合金的主要强化相为η`相,在时效初期会形成一定量的GP区和η`相,随着时效时间的延长,η`相尺寸增大,数量密度升高,时效后期部分η`相转变为η相。经过110℃/8h+145℃/4h时效处理后,7#(Al-11.55Zn-2.05Mg-2.05Cu-0.09Zr-0.22Sc)合金σ0.2为745MPa,σb为755MPa,δ为8.6%,可获得良好的强塑性匹配。