7055铝合金及环轧件的组织与热处理工艺

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1、硕士学位论文7055铝合金及环轧件的组织与热处理工艺HEATTREATMENTANDMICROSTRUCTURESOFTHE7055ALUMINIUMALLOYWITHRINGROLLING郑皓哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文7055铝合金及环轧件的组织与热处理工艺硕士研究生：郑皓导师：高智勇教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB331U.D.C:621Disser

2、tationfortheMasterDegreeinEngineeringHEATTREATMENTANDMICROSTRUCTURESOFTHE7055ALUMINIUMALLOYWITHRINGROLLINGCandidate：ZhengHaoSupervisor：Prof.GaoZhiyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefen

3、ce：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金具有强度高、密度低、焊接性能良好及加工性能好等特点而广泛用于航天航空领域，其性能与时效析出相密切相关。本文深入结合工厂实际生产情况，研究热处理对7055合金组织及力学性能影响，控制析出相，确定最佳热处理工艺。在此基础上分析大型环件不同部位的组织形貌，结合Ansys有限元模拟，分析淬火过程中的温度场与应力场，揭示大型环件不同部位性能差异的微观机理。试验结果表明随着固

4、溶温度升高，抗拉强度和屈服强度缓慢升高，在470℃达到峰值，升高温度至480℃时，抗拉强度和屈服强度明显下降，合金的延伸率随固溶温度的升高而增大，固溶温度达460℃时，延伸率达到最大值（约30%）。双级固溶实验表明，合金经450℃，固溶60min处理后升温至不同温度固溶60min可以提高合金的抗拉强度和屈服强度。在二级固溶温度不变的条件下，提高一级固溶温度同样有类似效果。合金的最佳双级固溶工艺一级固溶处理450℃固溶60min，二级固溶为480℃固溶60min，抗拉强度与屈服强度比单级固溶提高19%和22%.力学测试表明，合金470℃固溶4h处理后，时效处理都显著影

5、响合金的力学性能，随着合金时效温度的升高和时效时间的延长，合金的屈服强度和抗拉强度均先上升后下降，时效处理显著降低合金的延伸率，合金经470℃固溶4h及120℃时效4h后，抗拉强度达到660MPa，屈服强度达到605Mpa，延伸率为21%。XRD分析表明挤压态合金室温组织主要由α-Al、Al2Zn3Mg3、MgZn2（η相）和Al2CuMg相（S相）组成，随固溶温度升高，Al2Zn3Mg3相衍射峰强度逐渐下降，480℃固溶时其衍射峰消失。480℃固溶4h后依然有MgZn2相和Al2CuMg相。7055铝合金经120℃时效4h，晶内析出相为细小球状η'相；时效8h，合

6、金基体中出现两种析出物，一种为圆球状η'相，另一种为针状η相，晶内析出相以η'相为主，继续延长时效时间，圆球状η'相消失，晶内析出相主要为针状η相。时效24h，针状析出相η相全部为粗化成棒状的η相。SEM观察表明合金经环轧后，部分粗大第二相被挤碎并沿一定方向分布。XRD衍射图谱和EDS表明粗大的第二相为MgZn2（η）相、Al2CuMg相和Al2Zn3Mg3相。合金锻环不同部位均有第二相析出，析出相数量种类及分布上随部位的不同而存在变化，环件表面第二相分布更为弥散，细小。-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Ansys有限元模拟圆环淬火应力场与温度场，其中温度场对称分

7、布，由表层与内部巨大的温度梯度逐渐降低。圆环的应力场分布不规则，由于冷却速度的差异，圆环边缘处总是应力峰值出现的区域，温度梯度越大，表层峰值应力越高。其应力场中的拉应力与压热应力都使圆环引发塑性变形，塑性变形容易发生在淬火初始时期。关键词：7055铝合金；力学性能；微观组织；析出相；有限元模拟-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAl-Zn-Mg-Cuhighstrengthaluminumalloywithhighstrength,lowdensity,goodweldabilityandgoodworkingpropertiesarewide