熱加工工藝對2024鋁合金微觀組織與性能的影響.pdf

1、2024鋁合金作為航空航天領域應用廣泛的結構材料,隨著該領域的發(fā)展,對其綜合性能提出更高要求,但國內(nèi)材料在性能上與國外產(chǎn)品相比還存在一定的差距,為了進一步改善國內(nèi)2024鋁合金的性能,本文通過對2024鋁合金熱加工行為的研究,研究了變形溫度、變形速率以及變形量對材料性能及微觀組織的作用,從而為提高合金綜合性能提供理論指導。在Gleeble1500D上對2024鋁合金進行熱壓縮實驗,壓縮參數(shù):300-450℃、0.01-10s-1,研究了

2、2024鋁合金的流變應力行為,建立了流變應力本構模型和熱加工圖;通過OM、EBSD等實驗手段,研究了2024鋁合金組織演變規(guī)律;通過熱軋實驗,進一步驗證了熱加工圖的準確性與實用性;通過對熱變形樣品進行495℃/2h固溶185℃/12h時效熱處理。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、?024鋁合金經(jīng)熱壓縮變形,其流變應力隨著應變量的增加先增大至峰值,之后隨著應變量的增加,有不同程度減小,流變應力的大小取決于變形溫度與應變速率,流變應力隨著變

3、形溫度的增大而減小,隨著應變速率的增大而增大。采用Zener-Hollonmon函數(shù)的雙曲正弦形式來描述材料的熱變形行為,得其熱激活能Q為367.37kJ/mol。
　?、诨趧討B(tài)DMM模型,根據(jù)熱壓縮實驗結果建立2024鋁合金的加工圖,確定不同應變條件下的最優(yōu)加工區(qū)域,并分析變形溫度和應變速率對材料微觀組織的影響規(guī)律:隨著變形溫度的升高,材料中的軟化機制由動態(tài)回復轉變?yōu)閯討B(tài)再結晶;隨著應變速率的增大,合金動態(tài)回復或動態(tài)再結晶程度

4、減小。2024鋁合金在應變量為0.6時的最優(yōu)加工區(qū)域為:370-440℃、0.005-0.01s-1。
　　③2024鋁合金壓縮樣經(jīng)固溶時效熱處理后,其組織中等軸晶的數(shù)量隨著LnZ值的增大而增大,且當LnZ值較高時,等軸晶尺寸細小,而當LnZ值較低時,等軸晶尺寸較大,合金中還有較多拉長的變形組織。對熱處理前后的2024熱壓縮樣進行EBSD標定,得到結果:熱處理前,隨著LnZ值的降低,合金中小角度晶界比例減小,而低∑晶界的含量隨呈先

5、降后增的變化趨勢;熱處理后,合金中小角度晶界大大減少,其數(shù)量隨著 LnZ值的降低而增大,而低∑晶界的含量隨呈先增后降的變化趨勢。
　　④通過對熱軋及熱軋后經(jīng)熱處理的樣品進行OM、EBSD以及力學性能測試,隨著熱軋變形量的增大,2024組織被拉長至條狀,組織中小角度晶界增強,強度增大,延伸率降低。經(jīng)熱處理后,2024鋁合金晶界處粗大析出相數(shù)量減少,晶粒內(nèi)部細小析出相更加彌散;合金力學性能顯著增強,隨著變形量增加,抗拉強度先增后減,而