【摘 要】
：
2195铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高耐蚀性及可焊性等优势,在航空航天领域具有广阔的应用前景。但是,目前2195铝锂合金的研究和应用主要以轧制板材为主,针对其挤压型材的研究相对较少,尤其缺乏2195铝锂合金挤压成形工艺的相关研究,严重限制了该合金的应用范围。本课题针对某企业对高性能2195铝锂合金型材的迫切需求,开展该合金挤压成形工艺与组织性能研究,为2195铝锂合金挤压型材制备奠定理
论文部分内容阅读
2195铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高耐蚀性及可焊性等优势,在航空航天领域具有广阔的应用前景。但是,目前2195铝锂合金的研究和应用主要以轧制板材为主,针对其挤压型材的研究相对较少,尤其缺乏2195铝锂合金挤压成形工艺的相关研究,严重限制了该合金的应用范围。本课题针对某企业对高性能2195铝锂合金型材的迫切需求,开展该合金挤压成形工艺与组织性能研究,为2195铝锂合金挤压型材制备奠定理论和实践基础。本文以2195铝锂合金为对象,采用直接挤压成形制备型材,重点研究了挤压比、挤压温度以及后续的双级时效热处理对合金微观组织和力学性能的影响规律,探讨了合金的强韧化机制,并优化出适宜的成形工艺和热处理工艺,有效地提高了2195铝锂合金型材的力学性能。研究结果表明:经不同挤压比（4:1、9:1、16:1和25:1）成形后,2195合金棒材纵向截面的晶粒均呈现出拉长状特征。随着挤压比增大,合金晶粒尺寸逐渐减小,合金在挤压过程中软化方式以动态回复为主。在细晶强化与形变硬化作用下,挤压态合金的强度随挤压比增大逐渐提高,延伸率逐渐降低;固溶处理后,合金组织出现再结晶特征,且再结晶程度随挤压比增大逐渐提高。不同挤压比对合金的织构类型没有显著影响,但对织构强度的变化有极大影响,<111>织构随挤压比增大逐渐减弱,而<001>织构先增强后减弱,织构类型主要包括Copper织构、Y织构、Cube织构和Goss织构。由于织构强度与晶粒尺寸的变化,固溶态合金的强度随挤压比增大先升高后降低。时效处理后,合金中析出大量的T1相,随挤压比增大,合金位错数量和畸变能增加,进而促进了T1相的析出,使其密度逐渐提高,且分布更加弥散均匀。时效态合金的强度随挤压比增大先升高后降低,当挤压比为16:1时合金性能最佳,继续提高挤压比至25:1,由于其再结晶程度提高,促使织构强度减弱,进而导致合金强度降低。挤压比为16:1时,合金的屈服强度（YS）、抗拉强度（UTS）与延伸率（EL）分别为650MPa、704MPa和7.04%。在不同温度（400℃、440℃与480℃）挤压成形后,合金棒材纵向截面均呈现细长的条带状晶粒结构,当挤压温度480℃时,出现动态再结晶。固溶处理后,由于低温挤压的合金静态再结晶发生程度较高,合金再结晶程度随挤压温度提高先降低后升高。挤压温度对合金的织构类型无明显影响,但对织构强度有显著影响,固溶态下<111>织构和<001>织构均随挤压温度提高先增强后减弱。由于织构强度变化,固溶态合金的强度随挤压温度提高先升高后降低。在时效态,因合金残余的位错数量和畸变能随挤压温度提高逐渐减小,导致T1相析出的密度逐渐降低。在析出相与织构的共同作用下,时效态合金强度随挤压温度提高仍先升高后降低。440℃挤压合金因具有较高的织构强度与相对较高的T1相密度,具有最佳的综合力学性能。综合上述研究,2195合金优化的挤压成形工艺为:挤压比16:1,挤压温度440℃。在优化的挤压工艺基础上,进行了T6双级时效热处理探索。结果表明,先低温后高温的双级时效处理有利于促进T1强化相的析出,使其密度更高、尺寸更小且分布更加均匀,合金强度较单级时效显著提高。合金在100℃×16h+175℃×16h双级时效后具有最佳的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度与延伸率分别为680MPa、729MPa和9.03%,与预变形T8时效处理合金的力学性能相当。
其他文献
随着气候变化、环境污染的加剧,作为汽车节能减排的主要方式,轻量化已经成为世界各国汽车制造商承担社会责任、提高自身竞争力的重要手段。使用铝合金、高强度钢等轻量化材料制备车身是实现汽车轻量化的有效方式。自冲铆接工艺作为一种用于连接两种或两种以上板材的冷连接技术,被越来越广泛地应用于汽车车身轻量化材料的连接。铆接设备的C型框架是主要的承力结构,为了保证工艺过程的可靠性和稳定性,需要提高C型框架的刚度,避
弹性系数快速准确的表征不仅对传统的材料力学性能表征有意义,而且对推动材料与器件的发展有着重要的意义,对于探究材料中若干现象本质具有重要的学术价值。相比其它材料表征方法,超声共振谱法（Resonant Ultrasound Spectroscopy,RUS）具有测量精度高、适用面广、不受材料形状大小限制等优点,可以仅用单一试样快速测得全套弹性系数,在材料无损表征中得到了广泛的应用。近年来,基于RUS
石墨烯具有优异的热、力学性能,是制备功能型复合橡胶的理想填料。然而,如何增强石墨烯与橡胶基体的界面作用以及改善其分散性仍是一大挑战。本文围绕这些问题,对石墨烯进行改性,重点研究了改性石墨烯对橡胶复合材料的热、力学性能的影响。采用超声辅助超临界CO2方法制备石墨烯,经3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）改性,改善了石墨烯与橡胶基体间的界面作用。采用“预混合”方法制备硬脂酸为载体的石墨烯母料,解决了机
由于镁合金具有密度低、比强度高、生物兼容性好以及电磁屏蔽性能优良等特点,因此在航空航天、汽车工业以及生物材料等领域发挥着越来越重要的作用。但由于镁合金耐腐蚀性与耐摩擦性较差,限制了其进一步的应用。为了解决镁合金的上述问题,人们研发了多种多样的表面改性技术,例如电镀、化学镀、化学转化、阳极氧化、微弧氧化以及物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）等技术。其中,磁控溅射是物理
在人工电磁结构的设计中,通常称介质的排布顺序按照一定规律周期性排列的结构为周期性电磁结构,这类结构因为具有特殊的电磁特性,所以在微波领域具有非常重要的研究意义。对于周期性电磁结构的研究来说,频率选择表面（Frequency selective surface,FSS）和等离子体光子晶体（Plasma photonic crystal,PPC）具有代表性,在电磁波散射特性抑制等领域有广泛的应用前景。
自然界中绝大多数材料都表现出“热胀冷缩”的现象。材料的这一特性在给人类提供诸多便捷的同时,也给现代生活带来很多困扰,比如会产生热应力、会影响精密零部件的精确度。负热膨胀材料由于具有反常热膨胀性质,自上世纪50年代发现后,受到国际上广泛关注。然而到目前为止,负热膨胀材料研究依然处于实验阶段,负热膨胀性能优异的材料还很少,具有实际应用价值的更少。所以,制备出具有优异的负热膨胀性能的材料是本论文的一项重
对于聚合物复合材料而言,通过参数设计实现物理和机械性能的控制是其重要的应用目标之一,这其中也包括抗疲劳强度,而对于复合材料疲劳寿命评估过程,始终存在一个难以忽视的问题。众所周知,现代运输类飞机机翼的全尺寸疲劳测试程序结构相当复杂,这种程序主要包括:5-10种类型的飞行,每个飞行阶段含5-10种不同水平的载荷,以及一系列交替随机循环载荷的施加。因此,为了简化这些加载程序的组成,评估所考虑程序中各种加
传播电磁模式在界面上的反射相位问题是非常基本的物理问题。传统平面电磁波在介质界面的反射相位可以由菲涅耳反射公式来描述,被广泛熟知。然而,限制在低维材料体系中的传播电磁模式——极化激元的反射相位问题却在长时间内没有得到关注。随着近几年低维材料,如石墨烯,六方氮化硼,碳纳米管纳米光学表征的逐渐兴起,实验上实现高空间限域且高质量因子的极化激元成为可能,这为研究低维电磁传播模式的反射相位问题提供了良好的契
SU-8胶是一种能够以低成本制作高深宽比微结构的负性光刻胶,在非硅MEMS领域有广泛的应用。其中光刻成型的SU-8胶直接作为微结构材料具有多方面优势,但是与无机材料相比,其弹性模量和断裂强度偏低,采用高强度增强相材料复合是这一类材料最为常见的改良方法之一。但是文献报道的有关机械特性改良的研究结果不多,且增强相材料往往会影响其厚胶直接光刻成型能力,因此,开展SU-8胶复合改性技术创新研究对于拓展其在
稀土掺杂上转换材料因其具有独特的上转换发光行为而在军事、航空航天和生物等诸多应用领域备受关注。目前高品质稀土掺杂上转换材料的制备方法存在操作繁琐且产量偏低的问题。因此,探索一种简单有效的制备高品质稀土掺杂上转换材料的方法对上转换材料的应用具有实际应用价值。本论文的研究共包含三个部分。首先对以乙二酸二乙胺或柠檬酸钠为络合剂制备微米级NaYF4:Yb3+/Er3+进行了研究。对水热反应温度、表面活性剂