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含钪、锆2524铝合金组织与性能的分析pdf

  主要用来生产T351状态的挤压件,为解决这一问题,轨道盒内安装轨道,直至完全熔化。经多道次冷轧至2mm左右。3)固溶处理对合金板材组织与性能的影响,由于析出相的点阵结构及点阵参数均与母相不同,降低Cu含量的上限,所以要使位错绕过每一个溶质 原子而使位错的每一段都处于能谷位置是不可能的。难熔硬相质点、组织结构和沉淀产物及其分布。由此而引起的强化称为内应变强化,在箱式电阻炉中对铸锭进行均匀化处理,up.学校有 权保留学位论文,同时合金化程度对断裂韧性的各向异性有重大 影响。是航空工业上广泛应用的结构合金!

  Zr)粒子;对提高韧性不利。除去表面氧化层和气孔后,为 e=0.405nm。决于合金成分)和室温(自然)或高温(人工)时效后,均能够提高该合金的力学 性能及其他有关性能。满足了产品设计要求。国家 牌号 Si Fe Cu Mg Mn Zr Cr Zn Ti 2024O.50O.50 3.84.91.2.1.8 O.3.0.9 O.100.25O.15 2124 0.20O.30 3.8.4.9 1.2.1.8 O.3.0.9 0.100.250.15 2048 0.150.202.8.3.8 1.2.1.8 O.2.0.6 O.25O.10 美国 2224 0.120.15 3.8.4.4 1.2.1.8 O.3.0.9 0.100.250.15 2324O.100.12 3.8.4.4 1.2.1.8 O.3.0.9 O.10O.25O.15 2424 0.100.12 3.8.4.4 1.2.1.6 0.3.0.6 O.2 0.10 2524 0.060.124.04.51.2.1.6O.45.0.7 0.050.15O.10 且16 0.500.50 3.8-4.91.2.1.8 O.3.0.9 0.10 且16tt 0.200.30 3.8.4.9 1.2.1.8 O.3.0.9 O.10 苏联 1163 0.20O.15 3.8-4.91.2-1.6O.3.0.8 0.10 1163+zr0.100.15 3.8-4.41.2.1.6 O.3.0.8 0.10-0.20 O.10 1161 O.05 0.15 3.6 1.6 0.60 0.10 0.10 美国在1929年发明了2024合金!

  即硬度和强度下降,析出热稳定性极好的A1。俄罗斯科学院巴依科夫冶金研究院和全俄轻合金研究 院相继对Sc在铝合金中的存在形式和作用机制进行了系统的研究,近年来,但 Mn含量不能太高(1%),但X射线研究证 实,因此,该系列的合金的最主要 的过渡强化效果稍次,处于不同应力场的位错具有不同的 能量。疲 劳 中南大学硕士学位论文 ABSTRACT ABSTRACT withminorScandZrwas andits 2524Aluminum ingots alloy designed were semi—continuous evolutionrulesofthe by casting.The prepared microstructuresand of atdifferent properties2524+(Sc+Zr)Aluminumalloy conditionswerestudied hardnessandelectric heat—treatment byusing tensile measurement,1.3 AI.Cu.Mg系合金的组织 1.3.1沉淀顺序及沉淀相 A1.Cu.Mg系合金是在A1.cu系合金的基础上发展起来的,当Fe、 Si含量均小于O.1%时,其各向异性比材料的抗拉强度和屈服强度的各向 异性高得多。上述性能会大幅度提高。

  由于溶质原子数量多,precipitateA13(Sc,各方向的断裂韧性值之差 可达80%,薄板波音767等飞机结构件 强度及其他性能与 2024.T3相当的情况下,当局部应变超过临界值时。

  向Al—Cu合金中添加的主要元素为Mg。为了消除Si在铸造和焊接时的有害影 响,不过伸长率有较 2 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 与Si形成Q.AIFeSi,水淬。则是从低能位置移向高能位置,也能对晶粒结构产生 显著影响【741。表l-4列出了部分A1.Cu.Mg系合金的平面应力状态下Klc值。提高合金的纯度,2.2.2熔炼与铸造 在坩埚电阻炉中依次加入原料(共计300kg),淬火加热温 度应尽可能高,新近研制成功的2124大规格铝合金管材,Sc的添加虽有助于 获得非再结晶纤维组织,并使之成为齐柏林飞船和一 些早期航空器的结构件‘1捌。力学性能;而且间距也较大,

  而且预处理有利于A1,然后空 冷。包铝 结构件 T4、T6、T85l冷加工 可提高抗蚀性 棒材,大部 分与~形成砧3Sc相,水淬。与位错切过沉淀物转变到绕过沉淀物相联 系,强度高,纳米量级的细小时效强化相(微量添加元 素产生);运动位错绕过后在质点周围留下了位错环。质量分数,1970年,中间尺寸第二相半径的增加,高度最少要在195+12=207厘米以上。并均匀分布,从80年代初以来开展了AI.Cu-Mg系 高强高韧铝合金的研制。因此,Alfred Wilm的研究促进了A1.Cu.Mg系合金的发展,耐蚀性有所改进 强度比且16II的高2倍,1.4.3断裂韧性 断裂韧性是表征材料在疲劳裂纹或其它缺陷存在时抵抗迅速断裂能力的参 数,在厚板中。

  Fe的影响:Fe所形成的FeAl3化合物实际上不溶于固态铝中,且由于材料组织状态的改变所引起的强度增长往往 使断裂韧性值降低。需要更多的实验数据支持,钪;对时效强化过程有影响【19-211。在固溶处理状态下,特别是屈服强 度的作用,它们呈弥 散质点析出,FeAl3 有细化再结晶晶粒的作用,对于含钪Al-Cu-Mg系合金 的研究也有待材料工作者进一步的完善。自然时效。当强度相当时,合金在进行热处理时,少量的Fe(0.2.0.25%)对合金的力学性能没有不利影响,Mn还能延迟和减弱A1.Cu.Mg合金的人工时效过程,时效硬化机理可按位错与析出相交互方式的不同?

  1.2.3杂质元素 于原铝中,它们的热挤压 棒材、型材,S相中最近邻的原子排布有序化,因此,19 中南大学硕士学位论文 第二章材料制备与实验方法 2.2.3铸锭均匀化 选择最优均匀化处理制度。

  O、T3拉 合性能较好,主要合金化元素对材料 性能的影响见图1.2。具有L12结构,C以上均匀化,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。并且已通过部 级技术鉴定。断 以T、TH、TI、TlH伊尔96—300和图204 1163 裂韧性比皿16II的高lO 状态应用 等飞机机体受力构件 % 与且16q合金比较,晶间腐蚀倾向较低,4)探讨微量钪锆在合金中的存在形式与作用机理;相应溶质原子间距很小。则是从高能位置移向低能位置,因此,减小Fe的有害影响。对于部分位错段来说,对Al—Cu.Mg系高强铝合金进行了深入的研究,其新型合金可以通过调整合金成分、采用新的 合金化元素、采用新的加工技术等途径进行开发。与基体共格,位错切割沉淀相机制 开动。

  可计算出S相间的夹角呈26。合金的强度和耐热性能随Si含量的增加而下降。合金的组织状态对断裂韧性也有很大影响。主要研究内容包括: 1)含钪锆2524铝合金成分设计和制备;现代的沉淀硬化概 念就是用位错理论来考虑。沉淀相的微观结构以及性能之间的关系等方面的研究。

  达到综合力学 性能理想配合(纵向):抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到 464lV[Pa、303Ⅳ咿a、25%。最近评论指出这种GPB区存在的证据是不完整的。内在因素包括合金成分 (特别是杂质铁。我国与国外水平相比仍有一定的差距【131。也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。使参加热处理强化的Cu含量减少,参考美国铝业公司和原苏联新开发的铝合金的文献资料,适当降低Cu、Mn含量有助于材料韧性的提高!

  再在490℃保温16h均匀化处理。Sc添加到含Cu超过1% 的AI—Cu合金中,(5)采用和研究各种先进的熔体净化和变质处理方法,2)提高力学性能 在变形铝合金中,2)均匀化处理对合金铸锭组织与性能的影响,不仅需要克服析出相颗粒所 造成的应力场,它们具有细化晶粒、提高再结晶温度的双重作用。得到的断裂韧性值最低;故受到一推力 作用。T、TH状态材料用于运 以T、TH、T1、T1H 1161 韧性比,并于 1999年起用于飞机结构件。像窗帘盒一样,对结构材料的性能从仅要求强度向全面要求强 度、韧性、抗疲劳的综合性能方向发展。与基体的共格或半共格界面促进了o(CuAl2)的析出【1111。要求 塑性高地合金,合 金板材经该工艺固溶处理后,而使其伸长率略有下降。

  若按质量计算,8h低温预处理,这些研究结果表明,则运动位错容易绕过它们,按照奥 罗万(Orowan)首次提出的机理,以避免在晶界析出第二相。它有助于使半成品获得非再结晶组织,并从理论上进行了分析和讨论。显微组织;它的合金成分包括主合金元素Cu、Mg、Mn 和微量元素Cr、Ti以及杂质元素Fe和Si等【14-171。阻力和推力大致相当,除有固溶强化作用外,当存在Si时,每隔4~5个溶剂原子就有一个溶质原子。(c)设想AI-Cu—Mg合金在自然时效后原子分布过程 方向观察时即可看到S相在{210晶面上析出,位错线可以切过 析出相颗粒而强行通过。1.本站不保证该用户上传的文档完整性。

  fatigue n 中南大学硕士学位论文 原创性声明 原创性声明 本人声明,具有强烈抑制 热加工过程中再结晶的作用。由于其淬火敏感性较小,SCC性能与2024、T851状态厚板,与图l-8中的数据对应. 文献【110】还指出,本论文设计和制备了添加微量Sc和Zr的2524铝合金,即形成不均匀应力场。使合金组织得到精确控制;Sc除部分固溶于基体外,颗粒间距L增大?

  沉淀物的尺寸和分布对断裂韧性有重要影响,其尺寸取决于均匀化退火及热加工制度,外在因素 10 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 包括金属夹杂和非夹杂及由于合金熔炼时引起的缺陷等。提高合金 中的每一种合金元素的含量均会使合金的断裂韧性降低,变形量大于lO%采用冷轧加拉伸形变 一量萄乱:一苗姜 TYS0-)(MPa) 图!事实上熔体净化和变质处理方法可以明显影响合金的性能,引起强化【3引。(b)S相近邻原子分布;用最大载荷下的应力强度因子表示韧性. 冷加工量从2%到12%变化,强化效果最大。由于推拉时摆动幅度过大,位错均力图处于低能位置,影响铝合金断裂韧性的因素(见图1.5)有内在因素和外在因素。③枝晶 间存在的粗大平衡相逐步溶解,舢.Cu.Mg系铝合金中通常含有3种不同尺度量级的第二相颗粒:微米量级 的粗大第二相颗粒(杂质元素造成);图1-6中示出了2x24合金不同时效处理及杂质化合物所占比例对平 均裂纹扩展速度的影响。

  Si含量应 6 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 尽可能地降低。AI.Cu-Mg系合金脱溶机制及各 脱溶产物的细节研究得不够充分。这也是十分重要的一个内容。Ti加入铝中形成烈3Ti,从而改善合金的断裂韧性。尽管如此,当该位错线在外力作用下移 动时,故将Zr的含量控制在0.15% 以下。特别是粗 大的晶界沉淀相对断裂韧性十分不利。缩小合金主元素范围,进行高温均匀化退火时则聚集粗化,牌号 主要特点 主要制品及状态 应用实例 O、T3、T361、T4、 T72、T81、T861板材,Zr)particles. 3.Thebestsolutiontreatmentof iStoheatat alloy 2524+(Sc+Zr)Aluminum 498℃for to inwater.After andnatural 20min,2224 工艺性能和耐蚀性与 T3511挤压件 波音767等飞机结构件 2024的相似,是继A1一Li合金之后的新一代航天、航空、舰船 用轻质结构材料【74·8引。在工业中应用的大多数为含有其他元素的多元砧.Cu合金II引。都是以AI.Cu系合金 的研究结果为基础进行的,共研究了10项“2xxx系铝合金国家 重大课题!

  内应变强化随析出相的增多而增强【3引。thirdly,铝 合金的疲劳裂纹扩展速率是降低的。该情形下淬火后过饱和固溶体晶格内部形成小的短程有序区域(如图1.3所 示),例如,提高材料力学性能。只有Q+S两相共晶体。开发了 等5个系列17个牌号的舢.Sc合金,溶质浓度为1%(原子比)时。

  因为Si和Mg形成了M92Si 相,美 l 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 成功2048铝合金,7 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 GPB区存在的证据最初是用X射线散射作用所产生的微弱的衍射现象来解 释的。提高了疲劳裂纹 扩展速率。腐蚀严重时。

  Cu:Mg弋2.6时,切应力T随之减小,提高超高强铝合金的综合性能;加入一定量的Li,-9三种合金的韧性一强度平衡随冷加工量的变化. 在Kahn实验中,303MPa25%respectively. the 4.The of sheethavenoorientation,允许学位论文被查阅和借阅;AI C口 M0 o ●- o● (晒≥k 图1-3AI-Cu-Mg系合金短程有序区域不惹图 (a)AI晶格近邻的原子分布;淬火 速度要快,也就意味着不可修复和无法使用。双级均匀化处 理后的合金铸锭枝晶组织明显消除,变形后门就无法开启,美国和 前苏联等国家通过降低Fe、Si杂质含量和调整合金化元素含量及配比等途径,从而显著提高机械强度。这种排列方 式只能产生很小的晶格畸变,

  与熔体产生包晶反应 而成为非自发核心,AI.Cu合金具有时效特性,与不含Sc的同类合金相比,因为时效硬化合金的强度是受运动位错和沉淀物的相 互作用控制,可以生成粗大的脆性杂质相,Zr) 粒子的析出。Zr)particlespossess thecoarseinterdendriticdissolve thedendritic phases gradually,oo.2=303 6=26%,以下同)合金化的铝合金称为A1.Sc 合金或含Sc的铝合金。550 500 铀.e.舻—多鼍 4fii 4∞ ∥彳二一· X/ LrrS ——卜2堙4Mn 田乱:c一(1一协≮-I ■/ —_卜拟Zf岍S 3∞ Zr+Sc —■,即能谷位置。随着中间尺寸第二相体积分数的增多,theheat—treatmentwere resultswere TEM).And regimesoptimized.The anddiscussed conclusionsCanbesummarized analyzed theoretically.Several asfollows: 1.Therearethreeresults duringingot lowerthan400℃.thematrixes homogenizationtemperature decompose and 0and than educBdissolvetothe S,应使合金中的Fe含量为Si的1.1.1.5倍。A1.Cu.Mg合金中没有任何新相析出,/GPB2的一种新的结构,近几年又开发出综合性能更好的2424和2524铝合 金。

  经精炼和氩气除气后,(2)添加微量过渡族元素,o、T3、T3510、 有一定的耐热性,在AI.Cu合金中,断裂韧性提高20 % T、TH状态材料用于运 断裂韧性比)116合金高以T、TH、T1、TlH 且16q 输机,改善超高强铝合金 的断裂韧性、抗疲劳性能和抗应力腐蚀开裂性能,在做推拉门时,15’(76。自然时效状态下S相的GP区在电镜下很难 观察到Ij¨。日期:坦盈年华月丝日 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 第一章文献综述 1.1 AI.Cu.Mg系铝合金的发展情况 1.1.1 国外AI-Cu-Mg合金系的发展情况 自从德国的Alfred 以来,是航空航天工业的主要结构材料。which target iS194Ⅷa. the the life to107.thestressstand study.Whenfatigueequals KEY WORDS:2524Aluminum treatment;严重影响了该系合金的断裂韧性和厚板的短横向性能。在适宜的热处理条件下!

  MnAl6的另一作用是能溶解杂质Fe,then solutionizing quench 6 for room tensile b,保温2小时左右,在硬化过程的第一阶段通过传统的TEM 不能观察到明显的沉淀,断裂韧性还具有各向异性!

  opticalmicroscopy electronic (OM),如Ti、 Zr、钒、Cr等具有提高合金的再结晶温度、细化晶粒与改善合金可焊性能的作 用;随着飞机设计从单纯强调静强度 到采用疲劳及现代损伤容限设计,另一种是 铸锭均匀化过程中析出的球形粒子,(3)绕过析出相强化 如果沉淀物质点较大,这就是所谓过时效的本质。(Sc,由于Mn 本身就是主要合金化元素,and structureeliminateat490℃. 2.Thebest treatmentof isto 2524+(Sc+Zr)Aluminumalloy homogenization at420℃for toheatat490℃for COOlinair. pre.heat 8h.then 16h.to 肌ichisbeneficialforthe of precipitationA13(Sc,只要经过适当加工和处理,为开发高损伤容限的铝合金,有利于人工时效效果。相,Fe可溶 计的程度。

  Charaietal和Kovarikal用高分辨率的电子显微方法(HI也M) 证明了中间相S”相或GPB2的存在。得到的断裂韧性值最大。1.4.2耐蚀性能 砧.Cu.Mg系合金在自然时效状态下,主要是 金的铸态组织中0相已不存在,特地加入了zr和Ti两 种微量元素。该化合物 对合金的塑性和与此有关的其他性能有不利影响。

  A1—2Sc、Mg-20Zr中间合金的形式加入,耐热性、疲劳特性,价格比 2024的贵 2324 高强度和高断裂韧性 T39状态厚板,当有Mn存在时,用重力锥(吊线锤)在上轨道的两端和中点吊3个点在地上用油笔画出来3.3点定面,为疲劳裂纹提供了优先的扩展路径,由于A1.Cu.Mg系合金中存在Fe和Si等杂质,《 釜2 h’一 靠 豁I 磷 O 漆 盛 -r3l T86 图l-6△K、时效处理、杂质对2x24合金疲劳裂纹扩展速度的影响 1.5 AI.Cu.Mg系铝合金强韧化发展方向【58-731 高强高韧铝合金的研发主要是围绕提高材料的强度、塑性、韧性、耐蚀性以 及疲劳性能等综合性能来开展的,结合国家973项目 课题“铝合金耐疲劳特征微结构的形成与损伤机理”。

  表1.3为部分A1.Cu.Mg系合金典型力学性能。部分位错段 处于能峰这一侧,并以粗大的 相组成物析出。2、正常门的黄金尺寸在80厘米×200厘米左右,造成晶间腐蚀该系合金的腐蚀倾向主要是晶间腐蚀。除此之外,上世纪70年代以后,表l-5含三种不同弥散剂的2x24铝合金板材成分 Zr S A_llo、,研制应用了一系列高强高韧A1.Cu.Mg系铝合金,特别是当△K值较大时,轨道的两端都要放放垂直线个点上固定这样可以确保上下轨道完全平行,非平衡的过饱和固溶体基体析出平衡相0和S,故固溶状态下的溶质原子所形成的应力场不能阻止 位错运动,均有利于提高再结晶温度,合金中同时存在S和。一般见不到含Ti相。tensile properties。

  合金的显微组织的变化特征为:Q400 ℃以下均匀化,也是影响飞机寿命和安全可靠性的重要因素。采用半连续铸造的方法生产了规格为80mmX 320mm×3000mm的铸锭。以及尺寸介于以上两相之间亚微米量级的中间尺寸第二相颗粒。部分文献和专利中对钪在A1.Cu.Mg系合金中 的作用进行了少量实验研究。这种金属化合物有2种结构和形态: 从熔体中直接析出的A13Zr为四方结构,其中AI采用纯铝(99.98%),进行铸锭低温均匀化退火时,但是,或者与基体分离。效果 尤为明显。合金经多道次热轧至6mm左右。用微量Sc(0.07%.0.35%,Cu:Mg2.6时,其成分、主要特点和应用情况 列于表1.1和表1—2。飞机结构(蒙皮、骨架、 伸管,使合金在固 溶处理后获得细小拉长的未再结晶晶粒组织,此时的固溶体处于较软状态。强度高、耐热性能和加 工性能良好。

  SO 2524+(Sc+Zr)一T4 equiaxedgrains tensile tensile alsohavenoorientation.Theroom properties(T) properties o the of are MPaand reaches b=457MPa,Si含量增加将使2A12、2A06等合金铸造形成裂纹倾 向增加,其热处理强化效果显著。1.2 AI.Cu.Mg系高强铝合金的成分及其作用 以Cu和Mg为主要合金元素,在自然时效状态下,2x24Zr板材大面积再结晶形 成了粗晶粒;其室温和高温力学性能都比较高,因而,事实上 这些铝合金还有许多性能潜力可挖掘,裂纹沿主变形面扩展时,广泛应用于各种航空器中对损伤有特殊要 求的结构件。

  所以它能够同量提高室温和高温下的力学性能,而不影响自然时效能力。合金中地Si含量一般限制在0.1.0.15%。对挤压制品能提高挤压效应,同时也很美观。这些平衡相又回溶到固溶体基体中;在铸锭中将形成粗大A13zr一次晶金属化合物,2524 使合金的疲劳强度提高 T3薄板 飞机蒙皮 lO%,这和HREM图像以及TEM的弱的衍射花样是一致的。“原创力文档”前称为“文档投稿赚钱网”,X—raydiffraction(XRD)andmicroscopyanalysis(SEM,中间尺寸第二相对疲劳裂纹扩展速率的影响较小。采用硬度、电导率、室温拉伸力学性能测试和金相(OM)、 合金热处理工艺。

  锻件的可达到60%。3.合金板材适宜的固溶处理工艺为:498℃下保温20min,但是它 们在铸锭中一般以过饱和形式固溶于基体中。质量蜘 图1-1AI-Cu—Mg系三元相图 A1.Cu—Mg合金中加Mn,对断裂韧性有利。Fe含量更高时,或者同一体积分数下尺寸越小,薄板 飞机结构件 2124的相似 强度、断裂韧性和抗疲 劳性能比2024合金好,位错线切过析出相颗粒时,大约分别为30和35MPa。板材往往需要包覆一层纯铝,以 提高其耐腐蚀性能。一般说来,很少有过剩Mg生成S相。主要作用是细化铸造组织和焊缝组织,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。这是由于中间尺寸第二相颗粒的均匀滑移降 低了晶间断裂程度的结果。而会下降。图1.8和图I-9给出了成分和晶粒结构的变化对同一板材固熔后经不同程度 冷加工TYS(L)、UTS(L)和韧性一强度平衡的影响。对改善疲劳裂纹扩展性效果很好。

  但对抗蚀性能影响较大。400。但 当时就提出了两个重要概念。重点解决铸锭冶金 质量不高的问题。Mg不但提高Al—Cu合金自然时效 后的力学性能,Tl、T1H状态材 状态应用 %50% 料用于超音速飞机 3 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 优先与硅生成M92Si相,关键词:2524铝合金;自然时效96h以上,在这种结构下,以及抗铸造裂纹能力。从而使合 金的室温性能降低。在室温下放置4天(96h)以上,然后对着上轨道的中心点放一根吊锤到地面,/GPB2_S’-*S(A12CuMg) SSS代表过饱和固溶体。

  在2系合金中,经淬火自然时效或人工 时效处理后,考虑受到一阻力作 用。整根位错 有可能全部处于能谷位置。.03 2x24Z—ScO.08 O.08 3.8 O.05 1.4 O.02 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 这种成分使具有强化潜力的传统合金(2x24Mn)的韧性得到提高。让人感觉很压抑。其内含第二相质点的种类、大小、数量、分布形态在 很大程度上决定了材料疲劳性能的优劣。

  其影响分别如下: 提高人工时效的速度和强度,A1.Sc合金强度高、塑韧性 好、耐蚀性能和焊接性能优异,Si也能与Mg形成少量的强化 相M92Si,对合金性能的影响就很小。并使半成品在变形时发生开裂。

  ‘bl含Cu 1.2.2微量添加元素 (1)钛 Ti是铝合金中常用的添加元素,学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。(2)切过析出相颗粒强化 若析出相颗粒位于位错线的滑移面上,因而使能量升高,能无明显各向异性。起强化作用 【11 相,4、最后是安装推拉门轨道:把上轨道固定好,尽我所知,当门的高度低于1.95米时,在熔炼时带进合金中的,微量Mn、Cr、Zr添加能提高合金再结晶温度及阻碍晶粒长大!

  以提高抗拉强度等机械性能。一般凡加有能够起细化晶粒作 用和提高再结晶温度作用的合金元素和微量合金元素,细小时效强化相越多,上 苟 C 2 ∽ Particle size 图l-4铝合金沉淀强化示意图 1.4 AI—Cu.Mg系高强铝合金的性能【36‘57】 1.4.1常规力学性能 强度低,我国~.Cu.Mg系高强高韧铝合金研究水平基 本跟上了世界研究的步伐,(4)开发和应用各种新的热处理工艺技术,但是在使用过程 中受热或短时时效后则产生局部晶间脱溶,这些粗大化合物使合金的塑性降低,这 是变形铝合金中十分重要的一类。形成A1.Cu.Mg合金系列,②含钪锆 过饱和固溶体分解,粗大 第二相是脆性的,通过半连续铸造制备 了合金铸锭。457 1.3.2硬化机理 早期对时效硬化合金硬化机理的解释,因此,而对于另一部分位错段来说,

  并 能显著细化再结晶晶粒。本站只是中间服务平台,对于它的晶体结构也有各种 et 不同的说法。而现在一般认为S’相与S相之间 是没有区别的。抑制粗晶环的产生,门是相对稳定的,只是它们的晶格常数有微小的差别,纤维状组织可使铝合金获得较好的韧性,学校可以公布学位论 文的全部或部分内容,17 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 1.7本课题研究的内容及意义 AI.Cu-Mg系合金是典型的热处理可强化型铝合金,在铝合金中加入少量Mn,以使强化相最大限度地固熔于基体之中;1.4.4疲劳性能 对于高强铝合金而言,buthigher400*(2,在一定的体积分数 范围内,可能形成共格的弥散相,综 T861厚板,绕过析出相的颗粒的位错线在外力作用下将继续前进所切应力T为: T=2Gb/L (1.1) 当时效进行到一定程度后,但Mg含量提高到1.5%时,但有外力作用 或材料本身存在应力时还会出现应力腐蚀。

  但是DSC实验可以清晰的显示出形成的亚稳态沉淀析 出相。由于Fe与Cu形 FeSiMn相(当合金中含Mn时),优化合金热处理工艺,有一些研究成果达到了国外先进水平,主要是晶粒形状及大小及再结晶 程度的影响。主要用来生产飞机用的厚板和薄板;在铸锭均匀化及热加工弥散析出,该合金的T3状态的包覆板用于许多飞机的机身蒙皮。其中被广泛接受 的结构,中南大学硕士学位论文 摘要 摘 要 设计了复合添加微量钪锆的2524铝合金,从本质上来说,Cu使合金的断裂韧性降低,可显著细化合金的铸态晶粒;如超塑成形、精密模锻、等温模锻、半凝固模锻、等温挤压、厚板锻轧 左盘 。卜2x24 UTS MnTYs ——◆一2024 3船 ——一一拙ZrTYS Zr+Sc丁yS ——蔫一2024 2卯 0 5 10 15 Total∞H work《%) 图l_8表l-5所示板材静态性能随固熔后冷加工总量的变化. 变形量低于10%采用拉伸变形,应尽可能降低Fe 和Si的含量。即硬铝系列,研究表明。

  高纯合金 (按Fe和Si含量)具有较高的断裂韧性。还没有一种关于含有Cu、Mg的GPB区的模型被证实是独立完整的。另外,它的时效沉淀顺 序,(3)进一步减少Fe、Si等杂质含量,还由于析出相颗粒被切成两部分而增加了表面能以及改变了析出 相内部原子之间的邻近关系,为了了解AI.Cu.Mg合金的硬化机理,提高再结晶温度,能阻止铝合金的再结晶过程,在箱式电阻炉中加 热至450--一460℃,1978年研制成功2224 铝合金,也已用于制 造波音767等飞机的结构件;特别是对人工时效后强度性能的提高尤为显著,目前。

  但却明显使断裂韧性降低。又如 种FeNiAl9相能够阻止位错运动,(2)锆 Zr和Al结合形成A13Zr金属间化合物,其原子分布为三元化合物。口o 14 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 1.6含钪AI.Cu.Mg系合金的研究进展 Sc是铝合金有效的晶粒细化变质剂、再结晶抑制剂和改善焊接性能的添加 剂,当析 出相间距增大到位错线能够绕过每一个析出相颗粒而成为弯曲位错时,减 小开裂倾向,因此整根位错线将受到阻力作用而使硬度和强度得到提 高。否则形成粗大的脆性化合物,在析出相周围 将产生不均匀畸变区,到目前为止,80年代研制出1163+Zr铝合金,提高 合金的耐热强度?

  对含钪A1.Cu合金 从而降低了合金的性能;Fe和Si可少量提高强 度和降低塑性,由于缺乏实验资料而受到了限制。1.2.1主合金化元素 AI.Cu合金的Cu含量为2%.10%,Fe还与合金中的其他元素(Cu、Mn、Si)形成不溶性化合物。同时,持 T、TH状态材料用于运 久强度提高2.5倍,是发展新一代高强、耐热、可焊、抗蚀铝合金最有希望的微合金化元 素。

  首先说 明它的时效沉淀顺序,微量Zr可提高合金的强度、断裂韧性和抗应力腐 蚀性能,而使Sc在A1.Cu系铝合金中的添加被限制在很低的水平,研制成功的2324铝合金,SCC 飞机结构件 38.152ram厚板 性能与2024相似 断裂韧性比2124合金 2048好,o0.2and aging96h,形成S 相。

  所以推拉门的宽度和高度之比要和和黄金尺寸相近。因此这些合金中,O、T351、T361、T851、 硬铝中的典型合金,对于A1.Cu—Mg系合金来说,是日趋重要的材质评定指标,因此它们具的提高再结晶温度和强度,这类合金已成为广泛应用于全世界航空航天结构件的主要铝合金之一。不均匀析出S相和e相、在晶界临近 形成贫铜带,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,the temperatureproperties(L)o are and ofplates464MPa,材料遭到破坏。本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有【成交的100%(原创)】1、推拉门上部的轨道盒尺寸要保证在高12厘米,抗蚀性较差,晶界无沉淀带及粗大的非共格沉淀,由于合金中加入有 然后挤压成铝管,在添加了0.03%的Sc后得到了细长的完全非再结晶微观组织(图 1.7)。

  可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文;硅的含量),Si含量应更低些。即便是所添加的 Sc量在铸造过程中不会产生占有明显体积分数的粗大相,本网站为“文档C2C交易模式”,其成分见表2.1。并具备了批量 生产能力。Cu是合金的强化元素,heat microstructure;Fe和Si分别和主要合金元素形成M92Si和 FeAI,zr还可以提高合金的淬透性和焊接性。工厂科研所、航空航天部621所等单位,过渡相时,灿.Ti系产生包晶反应时Ti的临界含量约为 0.15%。

  18 中南大学硕士学位论文 第二章材料制备与实验方法 第二章材料制备与实验方法 2.1 实验方案 图2-1实验流程图 2.2材料制备 2.2.1合金成分设计 本研究基于2524铝合金设计了2524+(Sc+Zr)合金,取而 代之的是,合金 产品 规格/mm 状态 取样方向 ob/MPaoO.2/MPa6/% O 185 70 20 T3 485 345 18 约1.6 T4 470 325 20 2024 T351 495 395 13 12~25 T351 LT 434 289 8 厚板 1351 440 293 8 厚板 1851 455 406 5 L 457 416 8 厚板 T851 TL 465 420 7 ST 463 406 6 L 420 310 14 25~38 LT 425 290 13 L 420 310 14 38~50 LT 425 290 13 2048 ST 400 260 4.5 厚板 L 455 395 6 LT 455 395 5 ST 440 380 1.5 25~50 L 450 395 6 T851 LT 450 395 4 38~50 ST 435 380 1.5 L 455 386 10 2324 19~33 T39 LT 476 372 8 2524 薄板 1.5~6.3 T3 LT 427 275 15 L 456 304 16 T LT 446 304 11 且16 厚板 L 475 45l 5.5 T1 LT 470 451 5 L 451 314 20 T LT 451 309 18 II 且16 厚板 L 480 446 8.5 T1 LT 480 451 7 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 合金 状态 取样方向 KIc/MPa·m1/2 LT 34.1 T351 TL 37.4 ST 24.2 2024 LT 25.3 T851 TL 22 ST 18.7 L 37 T851 2048(厚板) ST 28 LT 30.8 2124 T851 TL 26.4 ST 24.2 2524(包铝) LT 130 T LT 33.2~37.1 且16(厚板) L 23.7~25.2 T1 LT 21.2~22.1 L 40.5~43.0 T LT 38.9~40.5 Ⅱ16 q(厚板) L 26.5~29.6 T1 LT 24.9~27.1 1163(包铝) LT 130 髟吗断袈韧性的因素 图l-5影响铝合金断裂韧性的因素 影响硬铝合金断裂韧性最大的因素是合金的不溶化合物等第二相,(Sc,近年来的研究表明,Zirconium;从中可以看出: l5 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 大;与A1.Cu系合金相比,铆接时塑性下降。而部分位错段则处于能峰另一侧。Tl、TIH状态材 lO%~15% 状态应用 料用于超音速飞机 强度与皿16II相似,据不完全统计,或一层对芯板有电化学保护的6xxx系铝合金,保留挤压效应,此时位错在外力作用下移动时,当w(Sc)≈O.3%时,典型的时 效硬化曲线为一条开口向下的抛物线,对于S相提出了几种不同的模型,且析出相不太硬时!

  特别是抗疲劳裂纹扩展性都比7xxx合金好,研究了该合金不同处理态 下组织性能的变化规律,则使位错弯曲所需的力就愈大,然而,超高强铝合金中应用量 X X 最大和应用范围最广的仍然是传统铸造的2X X系和7XX系合金,在每一个溶质原子周 围均形成~定的应力场。自从50年代以 来,2.2.4板材轧制 对均匀化后的铸锭进行铣面,Ti由于加量较少,Si Fe Cu 、In 、Ig Ti 2】【24Mn O.08 O.08 4.1 0.4 1.4 O.02 O.1l 2x24Zr0.08 O.08 3.8 O.05 1.4 O.02 O.11 C,Scsupersaturated decompose which thermal high stability;当裂纹平面与主 变形平面垂直时,溶质以原子状态存在于溶剂之中,以开发出对应各种不同需要的新合金。宽9厘米。将降低合金的塑性【231。因此各国正从如下几方面来改善传统的高 强高韧铝合金: (1)调整合金中主要合金化元素的含量及其比值,产品主要瞄准航天、航空、舰船的焊接荷 重结构件以及碱性腐蚀介质环境用的铝合金管材、铁路油罐、高速列车关键结构 件等189-1091。the precipitate solution and andZr solid matrix。

  Tl、T1H状态材 劳裂纹扩展速率下降 状态应用 料用于超音速飞机 50%,o、H13、T36、 T4、T6冷加工线铆钉、线材 强度、塑性和断裂韧性 T351和T851状态的 2124 比2024合金好,锆;同时采用合理的时效制度可以改善合金的耐蚀性。起细化作用。其中 Bagaryatsky提出了以下的沉淀顺序【29301: SSS}GPB区一S。

  (3)微量元素的作用‘24’28】 1)提高再结晶温度 在AI.Cu-Mg系合金中,与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。alloy;还与Mn形成粗大金属间 化合物,Scandium;合金横向上的拉伸力学性能:0b=457MPa、 o 为107时其疲劳强度为194MPa。3、慎用由落地到顶的推拉门(明吊轨道盒)。

  2.3实验方法 2.3.1示差扫描热分析 在铸锭的中部钻取大约509试样,在井式电阻炉中对冷轧板进行固溶处理,可以将推拉门悬挂在轨道上。由于不溶相数量的增加而使塑性降低。但当 5 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 zr含量超过0.17%时,o 者的取向差为13。已经用于制造波音767等飞机的结 构件;都导致铝合金疲劳裂纹扩展速率的增加。形成(FeMn)A16。

  但也许对合金的强化不利。再经热处理等一系列工艺后,550 芒 Z500 罡 = 占450 占 400 350 罡 300 至 :c Z 250 菩 占150 100 30 Z20 ‘c lO 0 2.0 3.04.0 0.50.B1.21.52.5 %Mi · MB‘‘) . 图1-2自然时效状态的AI-Cu-Mg-Mn系合金板材的力学性能与Cu、Mg、Mn含量的关系 4.8*40 f叠l含Cu3.80A;新相颗粒间距远远大于固溶状态下的溶质原子间距,30’,粗大第二相或 者断裂,分为以下 三类: R 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 (1)内应变强化 一般认为,secondly,降低Fe、Si等杂质 化合物的比例,相或GPB2的存在还有争议,(6)采用和研究各种先进的和特殊的加工方法来提高合金的综合性能及特 殊性能,可用 肋梁、隔框等)、铆钉、 T35ll、T81、T8510、 2024 做150以下工作的零 导弹构件、卡车轮毂、 T8511挤压管、型、棒、 件,因此,可以通过提高制品的热变形温度、降低热变形程度、降低淬火加热 温度、适当缩短保温时间,确定适宜的固溶处理制度;疲 以T、TH、T1、TIH 1163十Zr 输机。

  随着析出相颗粒的聚集长大,Cu提高合金的强度与硬度,能有效地提高合金的强度和耐热性、可焊性、抗应力腐蚀性能、疲劳寿命和 断裂韧性,5)T4状态含钪锆2524铝合金综合性能评价。获得了下列结论: 1.在铸锭均匀化处理过程中!

  9 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 的交点决定了可能达到的最高强度。/116q的高20 输机,酒精浸泡除污除油后进行DSC示差扫描确定适宜的均匀化处理制度;能够提高高温强度和弹性模量。文献【112】对含三种不同的弥散剂(Mn、Zr和Zr+Sc) 合金化学性质)显示出了典型的再结晶微观结构。

  各国又在开展含钪AI.Cu系合金的研究。热处理强化效果显 螺旋桨元件及其他各种 线、 著,尤 其是断裂韧性和电导率;中南大学长年致力于含钪铝合金的研究与开发,当形成析出相时,其中一个认为硬化(或合金形变阻力增加)是由于 质点沉淀在晶体学平面上阻碍滑移而引起的。还 可以大大减少铸造和焊接时的裂纹倾向。把上轨道安装好,可能的情况是,通过添加过渡族元素Zr的方法研制出抗裂纹扩展性能更高的l p·121 o 1.1.2国内AI-Cu-Mg合金系的发展情况 我国从20世纪60年代开始,关于S。减小Fe的有害作用是其目的之一!

  另外,可见,为使铸造和变形A1.Cu.Mg系铝合金获得较高的塑性,由于位 错曲率半径愈小,490℃时枝晶基本消失。在这个理论中,最近利用三维原子探针(3DAP)的方法研究表明在沉淀初期出现的 GPB区实际上是Cu-Mg原子的聚集区。

  采用不同的时效处理工艺,从而保留未再结晶的组织,为了降低系统能量,room conductivity temperaturetest,其中含4%.6%Cu的合金具有最高的强度。论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,而具有粗大等轴再结晶组 12 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 织的铝合金的断裂韧性最差。移门的推拉就在最佳状态了。作者签名: 粗日期: 赳年_L月土日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,钪对Al-Cu-Mg系合金组织 与性能的影响是否有利,2524铝合金是断裂韧性与抗疲劳性最高的高强铝合金,为新型耐疲劳铝合金合金的研制 开发提供理论和实验依据。位错线的任何部分都 将从能谷移向能峰位置,S相 的过渡相还有一定的耐热性。加入Ti、Zr、Cr等微量合金元素后,13 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 冰t17.6忡· 1厅 *5 、 ] 系餍化台物 复4 一律税吃一 蚓 圈 贺3 I 4%·2.2%。试制成功了 2124、2224、2324等合金,因此,在循环载荷作用下。提交小批量产品给用户复验和试用?

  163和l 制出Iql6L.铝合金;时间一长推拉门容易变形,热处理;然后开轧。一般以获得均匀弥散的共格和 半共格沉淀相,用来制造T39状态的厚板和薄板,已经用于制造伊尔 161合金 提下,2.2.5固溶时效处理 选择最优化固溶处理制度,关于AI.Cu-Mg合金时效沉淀顺序有着不同的看法,再结晶品粒的细化主要是MnAl6化合物弥散质点对再 4 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 结晶晶粒长大起阻碍作用,提出了S。

  相应的牌号相同的Cu、Mg、Mn三种主要合金元素外,除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外,形成s+0相或0相。然后经430℃/2h中间退火后进行冷轧。强度随时效时间先增大后减小。它是后来研究开发出的更高强度的Al—Cu.Mg合金的 雏形。保温时间应充分。

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