文档介绍：Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金热处理工艺的研究
在Al-Zn-Mg-Cu系合金中起主要作用的元素是Zn和Mg,若加入Cu能提高合金的塑性、抗应力腐蚀性能及重复载荷下的持久强度。加入微量的Zr可提高合金再结晶温度,降低淬火敏感性,该元素有一定的细化晶粒作用,但同时会影响AI-Ti-B的细化效果(即“中毒”)。因此,在合金成份方面,针对其主要元素Zn、Mg、Cu在合金中的作用及对铸造成型性的影响,合理增减这些元素的含量,尽量降低Fe、Si杂质含量,且将Fe/si控制在一定范围内,使其最大限度满足工艺生产和提高产品综合性能.
在对每种合金的化学成分进行优化配比的前提下,进行熔炼(即合金化),熔体净化及晶粒细化处理,并用铁模铸成Φ45x120mm的铸棒,经均匀化处理后,车去表面氧化皮,挤压成Φ10mm和Φ14mm的小棒材,作为热处理试验材料。在整个工艺流程中要做到“三纯”:一是Fe、Si等杂质含量低;二是氧化物等氧化夹杂低;三是含氢夹杂低。具体的工艺流程如图2一1所示:
铸造用铸模及铸锭加工示意图见图2一2:
制备试验材料的主要工艺参数如下:
:针对合金中主要合金元素和Fe、si杂质对铸造成型性及材料综合性能的影响,适当增减Zn、Mg、uc元素的含量及其之间的比例,尽量降低Fe、Si杂质含量,严格控制Fe、Si比。尽量避免产生会严重影响合金的断裂韧性的(Fe,Cr)Si、(Fe,Mn,Cu)、Cu2Fe,Mg2Si等杂质相粗大粒子。
-5Ti-1B晶粒细化剂用量2Kg/t。
,使其达到低的含氢量,避免氢致断裂。
:℃/46h+℃/2h,然后出炉空冷。
,金属温度为400~440℃,加热时间为80min;挤压筒、模具、垫子的温度为440~480℃,加热时间为12h。
试样加工,常规力学性能侧试试样均按国际GB/16865一1997规定制作,其加工模型及尺寸如图2-3和表2-2所示;“V”形环断裂韧性试样加工模型及尺寸如图2-4和表2-3所示,开角应保证在60±02°精度内;电导率试样和高倍试样切取长度为25m。
试验设备:铝合金熔炼(合金化)采用石墨柑锅炉(型号:SG2-5-10);铸锭的均匀化处理采用箱式电阻炉,试验采用复合均匀化工艺,加大均匀化处理;热挤压在200吨液压机上进行;试样预处理(退火)及固溶在增祸式盐浴炉(型号:RYG-30-8)中进行;人工时效在电热鼓风箱(型号:101-3)中进行;试样在C615普通机床上加工成标准试样;拉伸试验在100KN液压试验机上进行;高倍组织用日本奥林巴斯PMG3金相显微镜观察;ai20透射电子显微镜(TEM)进行观察。
在试验过程中,由于铸造时冷却速度快,铸锭不可能得到完全平衡的组织,其组织会不同程度地偏离状态图所表示的平衡状态。铸态合金偏离平衡状态一般表现在以下几个方面: 基体固溶体成分不均匀,产生晶内偏析(枝晶偏析),其组织为树枝状;得到过饱和固溶体,由于合金元素来不及从固溶体析出而使部分固溶量处于过饱和状态。
铸造合金化学成分和组织方面的非平衡状态,将给合金的性能带来一定的影响。例如,由于非平衡易熔组成物的出现,在加热时将过早发生过烧现象;晶内偏析和多余脆性相的存在往往使塑性明显降低;粗大的