【摘 要】
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Al-Zn-Mg-Cu等超高强铝合金密度低且比强度高,韧性和扩散性能良好,加之优异的抗疲劳性能等特点,目前已广泛应用在核工业以及国防军工等领域。由于航空航天飞行器等正朝着安全系数高、结构重量系数低、高速长寿和节约成本等方向发展,对超高强铝合金等结构材料提出了更高的要求。本文以喷射成形7034铝合金为研究对象,旨在通过往复挤压工艺并匹配合理的热处理工艺,以期达到改善显微组织和提高力学性能的目的。本文
【基金项目】
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XXX级高强高韧铝合金应用技术研究；
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Al-Zn-Mg-Cu等超高强铝合金密度低且比强度高,韧性和扩散性能良好,加之优异的抗疲劳性能等特点,目前已广泛应用在核工业以及国防军工等领域。由于航空航天飞行器等正朝着安全系数高、结构重量系数低、高速长寿和节约成本等方向发展,对超高强铝合金等结构材料提出了更高的要求。本文以喷射成形7034铝合金为研究对象,旨在通过往复挤压工艺并匹配合理的热处理工艺,以期达到改善显微组织和提高力学性能的目的。本文采用有限元模拟的方法研究了往复挤压不同变形参数下Al-Zn-Mg-Cu合金的变形规律,探索合理的变形参数区间。结合Al-Zn-Mg-Cu合金的有限元模拟优化结果,对喷射成形7034铝合金开展不同道次往复挤压实验,采用金相显微镜观察（OM）、X射线衍射分析（XRD）、硬度和室温拉伸等分析测试手段,对不同变形条件下喷射成形7034合金的微观组织和力学性能进行研究。有限元模拟结果表明:单道次往复挤压过程的等效应变分布存在明显的几何对称性,不同位置区域等效应变差异较大。对多道次往复挤压试样纵截面不同区域的等效应变均匀性分析可得,随着变形道次的增加,试样边缘的应变量与中间区域的应变量差异逐渐缩小,其中径向中心区域的等效应变变异系数最低,变形的均匀性最好。最适宜的变形参数为:挤压比4,上冲头下压速度0.5 mm/s,变形温度为350℃。显微组织表征结果表明:往复挤压变形对喷射成形7034铝合金具有明显的晶粒细化作用。一道次往复挤压变形后试样横截面的晶粒大小分布不均匀,试样的边缘变形量大,组织晶粒细小;心部变形量小,组织晶粒粗大。随着变形道次的增加,心部的粗大晶粒数量逐渐较少,心部到边缘的晶粒尺寸差减少,心部到边缘的组织均匀性得到一定改善。往复挤压变形后微观应变量大幅增加,随着道次增加微观应变量增幅逐渐减小,位错密度先增大后略有减小。显微硬度和拉伸实验结果表明:随着往复挤压道次的增加,平均显微硬度值和抗拉强度值先增加再降低,延伸率先降低后增加。在变形过程中,7034铝合金同时发生动态再结晶和动态回复过程,3道次变形时,由于其动态回复过程占据主导地位,导致其位错密度下降,强度和硬度降低。与未热处理的变形试样相比,经过热处理后试样的硬度、抗拉强度和屈服强度明显增高。2道次往复挤压变形试样经过单级固溶+单级时效处理后抗拉强度值最大,为835 MPa,延伸率为2.8%。
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