开题报告-高强铝合金形变热处理工艺与性能研究.doc

本 科 生 选 题 报 告 姓 名 学 号 导师姓名 职 称 教授 专 业 材料科学与工程 研究方向 热处理 题 目高强铝合金形变热处理工艺与性能研究 2012年 3 月 6 日 一 .课题的研究意义课题的研究意义、国内外现状分析 铝合金具有质轻、比强度高、导电、导热性好、塑性好的特性，因此其应用十分的广泛，而Al–Zn–Mg–Cu 合金（7系列铝合金）是铝合金中具有超高强度的一类可热处理强化的合金，是很多要求轻重量，高强度的工业领域常用的结构材料（如航空、航天、军事工业等）。 1.1.Al–Zn–Mg–Cu 合金的发展和国内外现状的概述 1932年韦伯儿开发出了第一种以Al–Zn–Mg–Cu为基体的高强度铝合金，但是其抗应力腐蚀性不好。之后世界各国在提高高强度铝合金抗应力腐蚀的工作上投入了很大的精力。1939年日本人在Al–Zn–Mg–Cu 合金中加入Cr，提高了铝合金的抗腐蚀性能并且强度也较高，使该合金首次用于飞机制造。随后英国人开发出了RR77和RR78合金，前苏联开发了B95，美国相继开发出了7079、7049、7475、7001、7075、7050、7150等7系列铝合金，这些合金很多都用于飞机制造。现在高强铝合金朝着高强度、高韧性、高抗应力腐蚀性和高抗剥落腐蚀性方向发展[1]。 我国在高强度铝合金上的起步较晚，60年代才开始对铝合金进行研究，80年代才开始研制超高强度的7系列铝合金，随后开发出了国产的Al–Zn–Mg–Cu 合金，如7A04、7B04。但我国的超高强度铝合金多属于仿制，自行开发的相关合金较少，仅在一些加工工艺和热处理工艺规范方面具有自主知识产权，和国外的高强度铝合金的研究水平还有一定差距，但是随着近几年国家对铝合金的研究投入大量的精力，取得了很多成果，这种差距正在逐渐减小。 在大多数工业7系列铝合金中时效过程中占主要硬化作用的沉淀相的析出顺序[2]是： α→GP 区→η,→ 铝合金中沉淀相的种类、分布、大小等对合金的性能具有很大的影响，而沉淀相的大小分布则受时效制度的影响，所以可以通过改变时效工艺参数来调整沉淀相的种类和状态。所以通过合理 的时效制度来使合金获得良好的综合性能一直是研究的热点[3]。 在较低温度下时效时，7系列铝合金具有时效双峰现象，即材料的硬度随时效时间的延长先上升后下降然后再次上升之后再下降的现象，何源, 宋仁国, 陈小明[4]研究显示，7003合金具有时效双峰现象，第一个峰合金的强化相主要是GP区，第二个时效峰的强化相主要是η,相和少量的GP区。根据时效强化理论可知，第一个峰是由于大量密集的GP区析出，位错切过GP区造成强化；第二个峰是GP区转变为η,相的过程中位错开始从切过机制转变为绕过机制造成强化,强化效应最大，樊喜刚[3]的研究也证实120℃下7150的峰值时效下，合金的强化相主要是GP区和 7系列铝合金的单级时效(T6)可以得到最高的强度，但是电导率下降很多，即抗应力腐蚀性不好，双极时效可以提高抗应力腐蚀性能但是会牺牲较大的强度值， RRA为研究者提供了一种得到强度接近T6，同时又获得接近T73的抗腐蚀性的工艺可能性。Zhihui Li[5]的研究表明双极和RRA的主要强化相均为η,和η，这与XRD实验得出的结果相一致[1]。在美国，代号为T77的RRA工艺已经用于实际生产，但其工艺参数仍对外保密 1.2.本研究的意义 对于铝合金来说，成分是影响其性能的重要因素，但是热处理对其性能也有着很大的影响。可以通过不同的热处理制度来改变铝合金的微观结构进而得到我们想要的性能。 在国家对高铁建设投入巨大精力的背景下，如何减轻高速列车的重量，已达到节能、提速是一个很重要的课题。铝合金由于其优异的综合性能成为高速列车减重的首选材料。7系列铝合金是强度最高的铝合金，广泛用于列车的受力构件上。本课题研究的7A04是列车上广泛使用的铝合金之一，对其最佳的时效工艺制度的研究具有很大的实际应用价值。 二 .（1）课题研究目标 探索三级时效新工艺（此处的三级时效并非传统的RRA，而是经过三次时效的工艺，下同）；对7A04合金的进行不同的时效处理，通过对性能和微观组织的对比，得出最佳的时效工艺路线，以及得到影响时效后性能的主要因素。 （2）课题研究内容 通过对7A04进行不同的单级、双级、和三级时效处理，然后对处理后的样品进行硬度测定、金相观察、DSC实验、XRD，对得到的数据和信息的对比分析，得出最佳的时效处理工艺路线，以及相关影响因素。 （3）课题拟解决的关键问题 确定最佳的时效处