论文部分内容阅读
本论文以7XXX系铝合金为研究对象,通过合理调配主合金元素及复合添加微量Er等元素,设计并调配一种加工性能和耐腐蚀性能优异的中强7E19合金,一方面通过高温拉伸实验、热压缩实验、硬度、电导率、拉伸性能、剥落腐蚀性能测试获得7E19综合性能以及变化规律,另一方面通过EBSD、XRD、SEM及TEM等组织与成分表征手段对其微观组织进行分析,对7E19合金高温热变形行为与热处理工艺下组织模式与性能的变化规律进行研究,建立7E19热压缩变形下本构模型及热加工图,制定7E19合金热加工工艺及热处理工艺。主要研究成果如下:（1）7E19合金铸态组织主要由a（Al）基体、Al Zn Mg Cu相和η（Mg Zn2）相组合构成。在7E19合金范围内,随着合金成分的提升,枝晶情况越来越严重,粗大相密度越大、尺寸越大。且Mg的添加比Zn的添加更容易使铸态组织中粗大相增多。（2）7E19合金在其成分范围内进行高温力学性能测试,随应变量变化,合金应力迅速上升,之后保持平缓阶段,最后合金试样发生断裂,应力迅速下降;合金的强度也会随变形温度的升高而有所降低。对于不同合金成分来说,温度在400℃,合金出现明显加工硬化现象,平台区都发生不同程度的上扬;温度在450℃以上时,平台区较平稳。随Zn和Mg含量的提升,都会使合金强度变高,尤其Mg带来的效果更为显著,且对延伸率影响较小。（3）7E19合金在高温压缩时,伴随着变形温度的升高,7E19合金流变应力下降,伴随着应变速率的升高,7E19合金流变应力上升。其本构方程可以表示为:（?）,其中7E19合金的变形激活能为160.03k J·mol-1。通过热加工图获得7E19合金合适的热加工区间:变形温度在450～500℃之间,应变速率在0.1～1s-1的范围内,此时功率耗散效率在35%以上,且远离加工失稳区,软化机制以动态回复为主。（4）热轧变形后,此时7E19合金热轧板晶粒呈纤维状,延轧制的方向被逐渐拉长,并出现与轧制方向呈35°的变形剪切带,在晶界处粗大的Mg Zn2相再次析出,合金基体内含有大量位错,此时合金组织主要以变形组织为主,占96%,并伴随粒径50-100nm的析出相生成。经过470℃/1h固溶处理,热轧时析出的粗大相再次回熔进基体,同时还可以观察到在合金均匀化时生成Al3（Er,Zr）粒子在固溶时起到钉扎位错和亚晶界,保留住合金中的变形组织和亚晶组织,合金内部发生部分再结晶,剪切带已完全消失,此时变形组织占18.3%,亚晶组织占27.7%,再结晶组织占54.1%。（5）7E19合金合适的单级时效工艺为120℃/24h,硬度为146.26HV,电导率为31.90%IACS,此时合金抗拉强度420.5MPa、屈服强度为328MPa、延伸率为17.75%,剥落腐蚀评级为EC。合金主要强化相分别为GP区和η′相,在晶粒内部细小弥散分布,在晶界处呈链状连续分布,且晶界处未观察到明显无沉淀析出带。（6）7E19合金适合的双极时效工艺为90℃/12h+145℃/18h,硬度为160.66HV,电导率为33.91%IACS,抗拉强度443MPa,屈服强度为388MPa,延伸率为14.0%,剥落腐蚀评级为PB。晶内析出相大多为圆盘状或棒状,粒径为5～15nm,数密度极高,进一步标定验证其为η′亚稳相;晶界处析出相明显粗化,大多为纺锤形,在晶界处断续分布,长约为35nm左右,宽约为10nm左右,析出相之间间距在10～50nm之间,PFZ宽度约为44.7nm,此时有效切断阳极通路,耐腐蚀性能得到大幅提高。