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Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金因其具有高的比强度和韧性、优异的热加工性能,低密度等特点,被广泛应用于现代航空,航天领域。本文针对喷射成形高强铝合金终成形的需求,采用物理模拟、数值模拟和实际成形实验等方法,开展其等温锻造工艺基础的研究并进行了热处理工艺研究及其组织性能的测试。 采用SEM、XRD和TEM分析了喷射成形技术制备的Al-6.5Zn-2.2Mg-1.7Cu合金的冶金质量和微观组织。结果表明,沉积态的组织主要是由5-30μm的等轴晶组成,晶粒内部和边界处分布着大量的第二相颗粒,合金析出相包括 T相(Mg32(AlZn)49)和η相(MgZn2),其中η相为合金的主要析出相。 进行了沉积态合金热压缩实验。在压缩过程中,合金出现加工硬化与流变软化现象,随着应变速率的降低和温度升高,峰值流变应力值降低;对沉积态合金真应变-真应变曲线的峰值应力采用指数函数和双曲正弦函数两种形式建立了本构方程。结果表明,双曲正弦函数建立的本构方程可以更精确地描述沉积态合金在变形过程中的流变行为。 设计了凹模和凸模两种不同的坯料模具。采用Deform软件对高强铝合金不同防扭臂锻件成形过程中的应力场、温度场及速度场进行了分析。最终选用凸模坯料模具,并确定了锻件成形最佳的工艺参数,其中变形温度420-435℃,加载速度2mm/s。在5000t压力机上经等温锻造成形制备出尺寸对称性较好,精度完全符合设计要求的防扭臂锻件。 对预成形毛坯热处理工艺进行了研究,考虑到固溶过程中析出相应充分回溶且防止过烧两方面的因素,最终优化确定防扭臂锻件固溶工艺为470×1℃小时+490×1℃小时,锻件经双级固溶后第二相几乎完全回溶进基体中。在不同时效温度和时间下对锻件的硬度及析出相的尺寸进行分析,最后确定最佳时效温度为120℃,时效时间18h。TEM分析表明,合金在峰值时效后最主要的强化相η′(MgZn)。喷射铸造技术制备的锻件在双级固溶和峰时效后合金抗拉强度σb为657.2MPa,屈服强度σ0.2为583.4MPa,延伸率δ为10.3%;与铸锭冶金工艺相比,合金抗拉强度提高10.5%,屈服强度提高6.8%,延伸率略有下降。