大变形量冷变形时效7050铝合金强化机理研究-材料学专业论文.docx

Classified Index: TG146.2 U.D.C: 621 Thesis for the Master Degree in Engineering STRENGTHENING MECHANISM OF HEAVILY COLD DEFORMED 7050 ALUMINIUM ALLOY DURING AGEING TREATMENT Candidate： Yan Hongwei Supervisor： Prof. Zhen Liang Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Materials Science Affiliation： School of Materials Science and Engineering Date of Defence： July, 2014 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 摘 要 7050 铝合金是超高强铝合金，时效强化效应非常显著。大塑性变形产生的形 变强化作用可使金属材料的强度大幅度上升。本文期望将 7050 铝合金的时效强化 与形变强化有机结合，进一步提高超高强铝合金的性能。因此本文通过对 7050 铝 合金进行固溶-大变形量冷轧-较低温度时效处理，来研究该种形变热处理工艺下的 合金的力学性能演变与微观组织演变，以及处于该工艺中不同状态的 7050 铝合金 的强化机制。通过室温拉伸确定其力学性能，并通过 TEM、DSC、XRD 等手段研 究合金位错组态变化以及时效析出行为。 研究表明 7050 铝合金在固溶-80%冷轧-较低温度时效处理过程中，冷轧后合 金强度大幅度上升，而时效过程中并没有出现强度的大幅增长，100°C 下时效 30h 合金的屈服强度达到了冷轧形变后的水平，约 660 MPa，延伸率提高到约 7.6%， 说明降低时效温度可以达到位错强化与时效强化的更好结合。时效前期合金强度 会出现明显的下降，延伸率有一定程度的提升，表明位错回复的发生；在所有研究 的较低温度时效过程中，强度在前期的下降之后，都表现出了上升趋势，而 80°C 下时效 2 h 到 4 h 过程中发生了强度的暂时提高。 为了解释合金强度的变化，进而对合金微观组织所进行的研究表明，合金在形 变热处理过程中所发生的析出主要是原子团簇与 G.P.区的形成，在整个时效过程 中，析出相的尺寸偏小，而固溶态合金较低温度时效前期的迅速强化与尺寸为 1 nm 左右的原子团簇的形成有很大关系。时效后期可以观察到 η’相的存在，但尺寸较 小，大部分析出处于由 G.P.区向 η’相转变的阶段。而合金形变后进行时效的过程 中，位错回复主要在前 6 h 内发生，6 h 之后，位错回复速率减慢。在应用 XRD 对 合金位错回复进行研究的过程中，验证了改进的 Williamson-Hall 方法分析位错密 度的可行性。 综合组织表征与力学性能的变化，对 7050 铝合金强化机制进行研究：冷轧态 7050 铝合金与固溶态合金相比，形变强化使合金屈服强度提升了约 220 MPa，形 变过程的细小析出相的形成对屈服强度的贡献约为 100 MPa，形变热处理 24 h，位 错强化作用的下降幅度约为 40～50 MPa，7050 铝合金的时效强化的作用补足了这 部分强度下降并略微提高了合金屈服强度。而对大变形量冷轧处理固溶态 7050 铝 合金在 100°C 下时效 24 h 状态的屈服强度中位错强化与时效强化的作用可以用析 出相的尺寸与体积分数进行数学描述，与实际强度相符合。 关键词：7050 铝合金；形变热处理；析出相；强化机制 -I- Abstract Thermal-mechanical treatment applied on 7050 aluminum has been studied in the past few decades, an improved overall property was achieved. However, the strengthening mechanism during the process was still unclear. Within this study, we focused on strengthening mechanism of 7050 aluminum during a simplified thermal- mechanical treatment, which was solution treatment followed by 80% deformation cold ro