高强铝合金电磁铸造与强韧化.研究

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1、大连理工大学硕士学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目：蠡理曼昼金金鱼．丕么笔缱氐退壶皿丕圣霆作者签名：至：之垒日期：五Q2年—上月—丛日导师签名大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1铝及铝合金概述1．1．1铝的基本特性铝是元素周期表中第三周期主族元素，为

2、银白色，晶格结构为面心立方。在地壳中有丰富的储量，约占地球总储量的8．8％。远远超过已经得到广泛应用的铁的储量和其他有色金属的储量【l】。铝不仅资源丰富，还具备一系列优良的特性，例如密度小，仅为2．79／cm。3，约为钢的1／3，以及良好的耐蚀性、导热导电性、塑性和加工性能等，所以铝及其合金在工业和日常生活上得到广泛的应用。纯铝的常见性质如表1．1所示【2】。表1．1高纯铝的常见性能Tab．1．1Propertiesofhighpurityaluminium名称数据名称数据原子序数13热导率(298K)厂W·(m·k)～235．2相对原子量26．982电阻率(

3、293K)／／叫O·m0．0267(0状态)原子直径／(×lO‘10m)2．86电阻温度系数丘幻·m·K-10．1晶格常数(293K)／(x10"10m)4．0494体积磁化率／(×1O。7)6．27滑移系12磁导率／(×10。H／m)1．0密度(293K垤·cm-32．698燃烧热／(×107J·kfl)3．094熔点Ⅸ933．24熔解热／(×105J·k91)3．961沸点／K2333线膨胀系数(293．373K)／／an·(m·K)～24．58电导率／S·m～64．94比热容(373K)／J．(kg·K)～934．921．1．2铝合金的应用及分类虽然纯铝

4、具有一些优良的性质，但是由于强度较低，所以作为承受载荷较大的结构材料来说是不适宜的。因此，为了满足不同条件的需要往往要在纯铝中添加一种或多种合金元素。例如，加入锌、镁、铜、锰、锆等来组成各种型号的铝合金，如高强度铝合金、耐腐蚀铝合金、耐高温铝合金等。图1．1所示为铝及铝合金的分类【2】。另外，铝合金可根据需要加工成板、带、条、管、线、棒和型等加工材，也可加工成铸件、压铸件等铸造材。因此，铝材在航空航天、航海、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、机械制造、日用文具等各个领域都获得了十分广泛的应用【3】。本论文主要研究A]-Zn．Mg．Cu系(7XXX系)高强变

5、形铝合金，因此对其他类型的铝合金不多做介绍。高强铝合金电磁铸造及强韧化研究，纯铝一1x××系(如1000台金)厂纯铂一“‘水＼则。口盈，J乍热处理型合金．{A1-Mn系合金一3×x×系(如3004合金)fL触-si系合金q×xx系(如4043合金)厂加工材<一。Cu系合金一2x××系(如2024合金)f}l剐-Mg系合金一5×××系(如5083合金)

6、L热处理型合金_

7、合金lAl-si系合金(如7_2．,102合金)l

8、LA1．№系合金(如21,103合金)＼铸造材j广剐．cu-si系合金(如zLl07合金)

9、，剐一Cu-Si系合金(如ZL07台金)L热处理型合金-{竺：器嚣乞尝1m04警)}砧．M窑-Si系合金(如ZL台金)L触．Mg．Zn系台金(如ZL305合金)图1．1铝及铝合金分类图Fig．1．1ClassificatiOilschemesofaluminumandaluminumalloys1．2AI-Zn-Mg-Ou系高强铝合金的发展高强铝合金是以A1-Zn．Mg．Cu系(7XXX系)为主的可热处理强化型铝合金，

10、一般抗拉强度在500MPa以上。它具有高的比强度和硬度、良好的热加工性、优良的焊接性能、较好的耐腐蚀性能以及较高的韧性等优点，是航空航天领域的主要结构材料14捌。这类合金因为性能优越而且成本较低，在很多领域取代了昂贵的钛合金，成为目前军用和民用飞机等交通工具中不可缺少的重要轻质结构材料，也是导弹、战斗机等武器系统的关键结构材料之一，因此广泛应用于航空航天及军事工业19’101。如表1．2所示为高强铝合金在飞机及各部位的应用实例【3J。剐．Zn．Mg．(Cu)系高强铝合金的发展要追溯到上世纪二十年代，德国科学家W．Sander和K．L．Meissner发现触．Z

11、n．Mg合金经淬火、时效后具有很高的强