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摘 要 7A55高强铝合金是一种具有高强度、高韧性等优秀的综合性能的新型铝合金，该合金在航空航天以及民用飞机领域有着很重要的应用。采用 Gleeble-3500 热模拟实验机对该材料进行热压缩试验，压缩测试在温度 300—450℃，应变速率 0.01—10s-1条件下进行。运用金相显微镜和 SEM 扫描电镜等观察手段相结合的方法，系统地研究了7A55高强铝合金的热变形行为，得到合金的表观激活能为 125.4KJ/mol。基于动态材料模型，建立了 7A55高强铝合金在真应变为 0.7时的加工图，结果表明：合金在热变形时存在1 个失稳区，其温度范围为 300—330℃，应变速率范围为 0.37—10s-1。适合加工的参数范围为温度 440—450℃，应变速率 0.08—0.13s-1。此条件下合金发生了动态再结晶。 58614
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毕业论文关键字：7A55铝合金；热变形行为；加工图；本构方程
Abstract 7A55 high strength aluminum alloy is a new type of aluminum alloy which has high comprehensive properties of high strength, high toughness. It has an important application in aerospace industry and civil aircraft. The compression test was used to study the deformation behavior of the material by Gleeble-3500 thermal simulation machine. The compression test is carried out under the temperature range of 300—450℃ and the strain rate range of 0.01—10s-1. The microstructure of 7A55 high strength aluminum alloy during hot deformation was studied systematically by means of metallurgical microscope and SEM scanning electron microscope. The apparent activation energy obtained under the experimental conditions was 125.4KJ/mol. The processing map of 7A55 high strength aluminum alloy in the true strain of 0.7 was established based on dynamic material model. The processing map of 7A55 high strength aluminum alloy revealed that there was an instability region during hot deformation. The temperature and strain rate ranges of the instability region was 300-330℃and 0.37-10s-1. The region according to dynamic recrystallization was located at the temperature range of 440—450℃ and the strain rate range of 0.08—0.13s-1,which was the suitable deformation parameters for 7A55 aluminum alloy.
Key words: 7A55 aluminum alloy; hot deformation behavior; processing map ; constitutive equation
.第一章 绪论 .1
1.1 高强铝合金简介 ..... 1
1.2 Al-Zn-Mg-Cu 合金的应用背景 .... 1
1.3 7A55铝合金的研究现状 .. 3
1.4铝合金热变形行为 .. 4
1.4.1 动态回复 . 4
1.4.2动态再结晶 .... 6
1.5 热加工图 ..... 7
1.5.1热加工图的概念和意义 .. 7
1.5.2 热加工图的组成 . 8
1.5.3 铝合金热加工图的建立方法 ..... 8
1.6本文的研究意义 .... 11
第二章 实验材料及方法 .. 12
2.1 实验用料 ... 12
2.2 实验方案 ... 12
2.3 实验设备 ... 13
第三章 7A55 铝合金的热变形行为及加工图的建立 14
3.1 初始组织 ..... 4
3.2 应力应变曲线 . 15
3.3 本构方程的建立 ... 17
3.3.1 动态软化的定义 ..... 17
3.3.2 本构方程相关参数的求解方法 ..... 18
3.3.3 本构方程的建立 ..... 20
3.4 热加工图 ... 24
3.5 分析与讨论 ..... 27
3.5.1 热变形激活能 ... 27
3.5.2 热变形行为 EBSD分析 ..... 28
结 论 ... 29
致 谢 .. 30
参考文献 ... 31
第一章 绪论 1.1 高强铝合金简介 高强铝合金是 Al-Zn-Mg-Cu 系合金。它是截止目前为止室温强度最高的一类铝合金，其强度值达500—700MPa，超过了高强度硬铝 2A12合金。高强铝合金具有密度低、强度高、加工性能良好和焊接性能良好等特点，被广泛应用于航空航天以及民用飞机等领域。尤其是在航空航天领域中占有十分重要的地位，是航空航天工业的主要结构材料之一[1]。近年来，优化合金成分设计、提高合金纯度、建立新的热处理制度、超细化合金的组织结构、准确调控铝合金中强化相的最佳三维分布，成为了发展高性能铝合金的重要方向[2-3]。 在 Al-Zn-Mg 合金中，锌和镁是主要的强化元素，可以在合金中形成强化相（MgZn2）。随着锌、镁含量的增加，合金的强度提高。加入铜主要是为了改善高强铝合金的应力腐蚀倾向，并且铜还能形成 θ 相和 S 相起到补充强化作用，提高合金的强度。高强铝合金中经常加入少量的锰和铬或者微量钛。锰主要起固溶强化作用，同时改善铝合金的抗晶间腐蚀性能。铬和钛可以形成弥散分布的金属间化合物，大幅度提高高强铝合金的再结晶温度，阻止晶粒长大。 高强铝合金淬火温度的范围比硬铝宽。对于<6%Zn、<3%Mg 的铝合金，其淬火温度为450—480℃。Al-Zn-Mg合金一般经过人工时效处理后再使用，并且对其采用分级时效处理。先在 120℃时效 3h，然后在 160℃时效 3h，源:自;751'-论.文,网·www.751com.cn/形成 G.P.区和少量的 η＇相，此时铝合金达到最大的强化状态[4]。