形變時(shí)效組合工藝對7N01鋁合金力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、與傳統(tǒng)鋼鐵材料相比，鋁合金在一定的制備工藝和熱處理?xiàng)l件下可以達(dá)到普通鋼材的強(qiáng)度，但重量只有普通鋼材的一半不到，是目前國產(chǎn)大飛機(jī)和高速列車等交通工具和國防裝備重要的輕量化材料。中高強(qiáng)度7xxx系A(chǔ)l-Zn-Mg鋁合金具有可自然時(shí)效強(qiáng)化，成型性好，對裂紋敏感性低，耐腐蝕，比強(qiáng)度高，并且具有優(yōu)良的焊接性能等優(yōu)點(diǎn)，被作為輕量化結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于高速列車底架等受力部位，其中最具有代表性的為7N01鋁合金，是目前軌道列車上應(yīng)用最多的7xxx系鋁合金

2、，在國家軌道交通發(fā)展建設(shè)中占有至關(guān)重要的地位。由于實(shí)際應(yīng)用中不斷提高對軌道列車的速度及安全性要求，因此對材料的性能也提出了更高的要求，如何在保持塑性的情況下提高其強(qiáng)度是目前實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用中急需解決的問題。
　　本課題以形變時(shí)效組合工藝為主線，通過控制形變時(shí)效工藝中的工藝參數(shù)，預(yù)時(shí)效處理（無時(shí)效、自然時(shí)效和人工時(shí)效）、軋制變形量(20％、40％、60％、80％)及后續(xù)時(shí)效工藝(80℃、100℃、120℃、140℃、160℃)，來

3、探討形變時(shí)效組合工藝對7N01鋁合金的影響。本文借助性能測試（硬度測試和拉伸性能測試）和材料顯微結(jié)構(gòu)表征手段(掃描電子顯微鏡(SEM)、電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)、差示掃描量熱分析(DSC)和透射電子顯微鏡(TEM)等手段來研究形變時(shí)效工藝對7N01鋁合金力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過適合的預(yù)時(shí)效處理，7N01鋁合金在形變時(shí)效處理后不僅強(qiáng)度可以超過對應(yīng)的T6峰值時(shí)效處理合金，而且能夠保持良好的延展

4、性。其原因是形變時(shí)效工藝通過在后續(xù)時(shí)效前的形變引入大量位錯(cuò)，增加了后續(xù)再時(shí)效析出的形核位置，使得基體內(nèi)析出相尺寸較T6態(tài)合金的細(xì)小，加上形變引入的位錯(cuò)強(qiáng)化作用，使得形變時(shí)效合金的綜合性能比T6態(tài)更好。
　　(2)對7N01鋁合金，在形變時(shí)效組合工藝中采用過大的變形量反而不利于優(yōu)化材料力學(xué)性能，隨著變形量的增加，合金的強(qiáng)度和延伸率呈降低趨勢。通過變形引入的位錯(cuò)會(huì)對后續(xù)時(shí)效強(qiáng)化中納米析出相顆粒的種類、尺寸和分布等產(chǎn)生關(guān)鍵作用，從而影響

5、材料最終的綜合力學(xué)性能。形變量越大，引入的位錯(cuò)等缺陷越多，后續(xù)人工時(shí)效時(shí)析出相的形核與長大也相比于小變形狀態(tài)更加迅速，同時(shí)，大變形合金在時(shí)效后的位錯(cuò)組態(tài)也與小變形有明顯區(qū)別。
　　(3)選擇合適的后續(xù)再時(shí)效溫度和時(shí)間可以優(yōu)化合金的綜合性能，在高于120℃時(shí)效時(shí)，時(shí)效溫度過高，析出相粗化速率和位錯(cuò)退化速率過快，使得合金性能快速下降。在低于100℃時(shí)效時(shí)，時(shí)效溫度過低，時(shí)效析出響應(yīng)過慢，強(qiáng)度提升速度較慢。利用后續(xù)人工時(shí)效溫度調(diào)控析出相