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《哈尔滨工业大学》 2008年
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AA 7055铝合金的时效析出行为与力学性能

陈军洲  
【摘要】: 本文系统研究了目前最先进的商用超高强度铝合金—AA 7055铝合金的微观组织及其对合金性能的影响。主要研究内容包括:运用多种分析手段详细研究进口7055-T77铝合金厚板的组织与性能;利用TEM、HRTEM、DSC和SAXS研究合金时效过程中微观组织的变化规律;通过获得的微观组织与强度的定量信息,建立合金的强化模型;通过疲劳裂纹扩展速率试验研究时效状态对合金抗疲劳裂纹扩展性能的影响。 AA 7055-T77厚板的微观组织研究表明,从板材表层到中心,再结晶程度和亚晶粒尺寸都是逐渐减小的。板材表层主要为剪切型织构:{100}011、{112}110和{111}110;中心层为典型的轧制型织构:{011}211,{123}634和{112}111。合金的主要强化相为与基体完全共格的盘状η'相,共格应变约为0.0133。盘状η'相的盘面平均半径为3.7nm,盘的厚度约为1~3 nm。 AA 7055-T77厚板的力学性能研究表明,板材厚度方向不同位置处屈服强度的差异主要与晶粒尺寸和织构有关。L向屈服强度沿板材厚度方向近似呈线性变化:σy = -38.7S + 604.8 (0≤S≤1)。通过该式可以掌握AA 7055铝合金板材沿厚度方向的强度变化,为板材的实际应用提供指导。 TEM、HRTEM、DSC和SAXS综合分析表明,AA 7055铝合金在120和160℃时效过程中的主要析出序列为:SSS→Small GPI区→η'(过渡相)→η相(平衡相)。并且某些GPI区可以稳定地存在于整个时效过程中。在时效过程中η'相的形貌为轴比介于0.2~0.3之间的扁椭球体。 时效析出动力学研究表明,在时效早期盘状析出相的盘面半径和半厚度均与时效时间的二分之一次方成线性关系;在时效后期,析出相尺寸则与时效时间的三分之一次方成线性关系。时效过程中析出相体积分数与时效时间的变化关系遵循JMA型表达式。 在微观组织定量分析的基础上,综合考虑了GPI区和η'相对合金强度的贡献,并且分别同时考察了它们的模量强化机制和共格应变强化机制,建立了AA 7055铝合金在120和160℃时效过程中的屈服强度变化模型,确定了合金时效过程中微观组织与屈服强度之间的定量关系。 疲劳裂纹扩展速率试验结果表明,AA 7055铝合金板材抗疲劳裂纹扩展能力按时效状态由大到小排列为:T77态欠时效态峰时效态过时效态。晶内析出相与基体的共格关系是导致不同时效态合金疲劳裂纹扩展速率差异的主要原因。析出相和基体的共格程度越高,合金的抗疲劳裂纹扩展性能越好;当析出相与基体具有保持良好的共格关系时,析出相尺寸越大,合金的抗裂纹扩展性能越好。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG146.21

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【引证文献】
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【同被引文献】
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