论文部分内容阅读
为了倡导节能减排、低碳环保,契合我国汽车轻量化、大飞机及高铁“走出去”战略的进程,研究高强铝合金轻质材料已成为当今的热点并取得了卓越的成绩。然而,高强高韧、抗疲劳和耐腐蚀性能均较优且成本较低的铝合金材料依然是我们追求的目标。本文采用室温拉伸、维氏硬度、剥落腐蚀及电导率测试方法,金相(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、电子显微镜(SEM、TEM)等分析手段,通过调整优化合金主元素成分、微量元素成分、轧制工艺、均匀化处理工艺和固溶处理工艺,探讨了这些因素对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的微观组织、力学性能、断裂机制、电学性能以及剥落腐蚀性能的影响规律。得出了以下结论：(1)在实验范围内,合金中Zn、Mg含量的提高可以起到细化晶粒,增加析出相的作用。但过高的含量会使晶粒粗化、析出相粗大且聚集。当合金中Zn、Mg含量分别为8.1%和2.8%时力学性能较优,此时T6态合金的强度、延伸率和硬度分别为σb=715MPa、σs=658MPa、δ=13.3%和227HV。随着Zn、Mg含量的增加,Al-Zn-Mg-Cu-0.25Ce铝合金的电导率呈下降趋势,表明了增加Zn、Mg含量使合金的抗应力腐蚀性能降低。此外,合金的抗剥落腐蚀性能也随着Zn、Mg含量的增加而逐渐减弱。(2)单独添加微量的Ce或Zr和复合添加微量的Ce与Zr均能够明显细化合金铸态组织,复合添加时能够获得具有细小等轴形貌的铸态晶粒组织和相对最优的力学性能,相对最优合金T6态抗拉强度、屈服强度、延伸率以及硬度分别为722MPa、662MPa、13.3%及228HV。(3)常规熔炼铸造的Al-8.1Zn-2.8Mg-2.0Cu-0.25Ce合金铸态组织存在枝晶偏析,非平衡共晶相沿晶界呈连续网状分布,低熔点共晶相初始溶解温度为467.3℃；合金经4550℃×16h+465℃×4h+4750C×4h三级均匀化处理后,成分均匀,残留共晶很少且T6态的抗拉强度、延伸率以及电导率均达到相对最优。(4)经过450℃x90min+465℃x40min+475℃×20min三级强化固溶处理的合金中粗大第二相和共晶相溶解更充分,经峰值时效处理后合金基体中析出更多细小弥散的强化相,强化效果将更好；三级强化固溶处理的合金固溶态和T6态的抗拉强度、延伸率相对最优,分别为592MPa/715MPa和22.9%/13.3%；合金T6态电导率为34.5%IACS,抗剥落腐蚀等级为EA+级。(5)经过优化的三级均匀化处理、三级强化固溶处理以及总变形量为80%的4道次热轧加上总变形量为50%的5道次冷轧轧制工艺的Al-8.1Zn-2.8Mg-2.0Cu-0.25Ce-0.25Zr合金轧制退火态和T6态组织和力学性能相对最优。其轧制退火态和T6态抗拉强度、延伸率以及硬度值分别为：315MPa/748MPa、10.2%/14.2%、 102HV/245HV,与国内开发的其它7XXX系铝合金相比,该合金显示出超高的强度和良好的延伸率。4种轧制工艺处理的铝合金的电导率大小为#2>#4>#1>#3,剥落腐蚀等级分别为EB+、EA、EC和EB。在高强铝合金的轧制工艺中,在不产生轧裂的前提下,热轧时尽量采用较少道次、大压下量的轧制制度,冷轧时,适当采用较多道次、小压下量的轧制制度可以提高合金的综合性能。