7N01铝合金的自然时效与Zn/Mg原子比对Al-Zn-Mg合金析出行为的影响

发布时间：2025-06-06 00:32

　　Al-Zn-Mg系铝合金作为可热处理强化型的轻量化材料,在一定的制备与热处理工艺下能够获得与传统钢材相媲美的强度(600MPa～800MPa),因而成为了国防装备与民用设施领域的重要材料。时效过程中形核生长的单个纳米甚至几十纳米的强化型析出相是该系合金的高强度的来源,纳米析出相与外载荷条件下出现的位错相互作用,在切割与绕过机制下阻碍位错的运动,在一定程度上抵抗晶格发生塑性形变。通过调整添加至纯铝中的主要合金元素(包括Zn、Mg等)的含量与优化时效工艺能够实现合金性能的改良。合金成分是影响纳米析出相的根本因素,而人工时效的工艺流程与参数调整是关键,因而两者一直以来是材料工作者的研究重点。但是自然时效缺乏一定的可控性且受限于表征手段,而合金成分对合金析出行为的影响缺乏系统性的研究。近些年来,先进表征技术的相继出现及发展使进一步探究上述问题成为了可能。本文以7N01铝合金自然时效的研究为出发点,设计了四种具有不同Zn/Mg原子比的自制合金。运用显微维氏硬度仪获得了每种合金在不同时效状态下的硬度变化曲线,利用三维原子探针(3DAP)、高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)、透射电...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 Al-Zn-Mg系铝合金的应用概况及研究现状
        1.2.1 Al-Zn-Mg系铝合金的应用概况
        1.2.2 国外、国内Al-Zn-Mg系铝合金的研究现状及发展趋势
    1.3 主要合金元素对析出相及合金性能的影响
        1.3.1 主要合金元素对析出相的影响
        1.3.2 主要合金元素对合金性能的影响
        1.3.3 微量元素对合金组织及性能的影响
        1.3.4 杂质元素对合金性能及组织的影响
    1.4 Al-Zn-Mg系铝合金的析出相类型
    1.5 本论文的研究意义、目的及研究内容
        1.5.1 本论文的研究意义及目的
        1.5.2 本论文的主要研究内容
2 实验材料和实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验流程
    2.3 试样制备
        2.3.1 合金的熔炼及铸造工艺
        2.3.2 合金的均匀化处理
        2.3.3 合金的轧制及线切割
        2.3.4 合金的固溶热处理
        2.3.5 合金的时效热处理
    2.4 测试与表征方法
        2.4.1 X-射线衍射(XRD)
        2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.3 三维原子探针(3DAP)
        2.4.4 显微硬度测试仪(HV)
3 Zn/Mg原子比对Al-Zn-Mg合金析出行为的影响
    3.1 Zn/Mg原子比对时效硬度的影响
    3.2 Zn/Mg原子比对平衡析出相的影响
    3.3 显微结构分析
        3.3.1 3#号合金的120℃、150℃单级人工时效
        3.3.2 4#号合金的120℃、150℃单级人工时效
    3.4 Zn/Mg原子比对析出相数量密度、尺寸及形貌的影响
    3.5 Zn/Mg原子比对合金析出行为的影响
    3.6 本章小结
4 7N01铝合金的自然时效析出行为
    4.1 时效硬度变化趋势
        4.1.1 自然时效的硬度变化趋势
        4.1.2 两级时效的硬度变化趋势
    4.2 原子团簇的STEM形貌
    4.3 原子团簇的APT分析
        4.3.1 原子团簇的数量密度及体积分数演变规律
        4.3.2 原子团簇的成分演变规律
        4.3.3 原子团簇的尺寸、形貌演变规律
        4.3.4 原子团簇的形貌分析
    4.4 自然时效的析出序列
    4.5 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：4049513