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含ErAl-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr合金的热变形及组织性能研究

吴柳融  
【摘要】:本论文在Al-Zn-Mg-Cu系合金的基础上,添加0.15%wt的Zr,采用传统的铸锭冶金法熔铸四种含Er量不同的Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr合金。为了充分研究合金的轧制工艺,首先选择Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr-0.4%Er合金为研究对象,采用热压缩模拟试验研究合金的高温变形行为,建立合金的本构方程和加工图。然后通过硬度测试、电导率测试、室温拉伸性能测试、金相显微组织观察、X射线衍射物相分析、扫描电镜观察及能谱分析等方法研究稀土元素Er对Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr合金在不同状态下的力学性能及显微组织的影响;探讨Er元素在合金中的存在形式、对合金熔铸过程的影响及对合金的强化作用。 结果表明:提高A1.6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.4%Er-0.15%Zr合金热加工的变形温度,合金的软化机制从动态回复转变为动态再结晶;在应变速率为10S-1时合金显微组织显示出明显的动态再结晶特征。合金的变形激活能为219.99kJ/mol,合金流变行为可用双曲正弦修正Arrhenius函数关系式来表示: ε=2.98383×10''[sinh(0.008104×σ)]7.639828exp(-219.990×103/RT) 在此基础上建立合金的热加工图,综合分析得出合金最佳变形工艺参数范围为:T=420-450℃,ε=0.01~0.1s-1. 分析合金铸态和均匀化态金相显微组织得出结论:Er元素能够明显细化合金的(αAl)晶粒;合金在460℃/24h条件下能够充分均匀化,熔铸中偏聚的MgZn2相完全固溶到基体中。 对合金的常温拉伸测试结果分析表明:添加微量稀土Er元素提高了Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr合金的抗拉强度及延伸率,其中Er的添加量为0.4%时合金综合力学性能最好,抗拉强度σb=560.6MPa,屈服强度σ0.2=491.6MPa,延伸率δ=15.62%。


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