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《大连理工大学》 2009年
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锆和电磁场对高强铝合金组织与性能的影响

王剑钊  
【摘要】: 2E12铝合金作为Al-Cu-Mg系高强耐热铝合金,在航空领域是飞机蒙皮的主要结构用材,是在2A12(2024)合金的基础上,通过降低Fe、Si等杂质元素含量得到的高纯度、高性能的新型铝合金。 本文选择Zr作为2E12铝合金的微合金化元素,采用不同连铸技术(普通连铸、电磁连铸、电磁铸造)制备了2E12+XZr铝合金连铸坯,对连铸坯压力成形(自由锻、挤压),再对成形件进行T4(固溶温度495℃,固溶时间60min,自然时效96h)、T6(固溶温度495℃,固溶时间60min,人工时效10h)热处理,研究了Zr元素、电磁场对2E12铝合金显微组织及力学性能的影响。对实验过程中获得的不同状态的2E12+XZr铝合金采用金相、扫描电镜、硬度测量、拉伸实验、疲劳裂纹扩展等技术手段测试分析。 Zr元素的添加可明显细化2E12铝合金电磁连铸坯显微组织,并促使铸态晶粒等轴化;2E12+XZr铝合金经自由锻及T4、T6热处理后,合金热处理态的强度随着Zr元素含量的增加而增加,但延伸率变化不明显。其作用机理主要为Al_3Zr造成的细晶强化、弥散强化和形变强化作用;微量Zr对变形态合金的自然时效过程影响不大,但能够延缓人工时效过程中过时效的来临;电导率测试表明Zr降低了T6态2E12铝合金的抗应力腐蚀性能;此外,添加0.3%的Zr可以改善T4态2E12铝合金的疲劳性能。 对2E12+0.14Zr合金电磁连铸坯进行挤压及T4热处理,研究了固溶时间对合金组织性能的影响。结果表明,随着固溶时间的增加,合金中的残余相逐渐减少,强度逐渐升高;固溶时间过长,虽合金强度继续提高,但塑性开始下降。固溶时间为60min时,合金具有最佳的力学性能,抗拉强度、延伸率分别达到538MPa、23.3%。 研究了电磁铸造对2E12+0.14Zr铝合金显微组织和力学性能的影响。与普通连铸相比,电磁铸造2E12+0.14Zr铝合金内部组织更均匀、细小,晶粒尺寸从58μm减小到36μm,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别提高9.3%、4.1%和61.2%;经自由锻和热处理后,电磁铸造合金T4态的抗拉强度、屈服强度、率分别提高4.0%、8.9%和7.7%,同时疲劳性能也得到了改善;T6态的抗拉性能改善不明显,仅有10MPa左右的小幅提高。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG146.21

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【参考文献】
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