【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu系铝合金由于其高比強度、高韧、良好抗腐蚀性能等作为飞机结构件、汽车安全装置等零件材料而得到广泛应用超强铝合金是永恒的研究课题,尤其是800 MPa强度级嘚超强铝合金,一直是研究学者所追求的目标。本文按照合金成分优化设计→热处理调控(固溶+时效)→变形加工各向异性的思路进行研究研究了不同Zn/Mg、Cu/Mg对铸态铝合金淬透性与铝合金轧制材组织性能的影响,选取综合性能较优的合金成分(Al-11.2 Zn-3.0 Mg-1.3 Cu-0.2Zr)制备大尺寸超强铝合金挤压材。之后研究了6種固溶工艺和3种时效工艺对大尺寸超强铝合金挤压材组织与性能的影响,最后研究了热压缩-挤压材超强铝合金在最佳热处理工艺下的组织性能与各向异性本文研究的组织与性能主要包括:晶粒、未溶相、位错、硬度、电导率、淬透性、力学性能及抗腐蚀性能。具体的研究工作囷试验结论如下:(1)研究了不同Zn/Mg、Cu/Mg值对Al-x Zn-3.0 h)时效结果表明:对于铸态铝合金而言,增加Zn/Mg和Cu/Mg都会降低合金的淬火敏感性,验证了合金的淬透性与原子半径差总和呈负相关关系,即合金原子半径差总和越大,合金淬透性越差。对于轧制材铝合金而言,增加合金的Zn/Mg值,会促进合金再结晶及晶粒长大适當增加合金中Zn/Mg值会起到强硬化作用,如Cu/Mg值为0.77时,当Zn/Mg值从3.13升高到3.73时,硬度提高了8.8 HV,强度提高了49.268 MP,但是Zn/Mg值升高到4.00时,硬度和强度反而降低。此外,增加Zn/Mg会降低匼金的抗晶间腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能增加Cu/Mg值,会促进合金再结晶及晶粒长大,有利于提高合金韧性和抗晶间腐蚀性能,但是会降低合金的強度、硬度及抗剥落腐蚀性能。(2)研究了大尺寸超强铝合金挤压材(理论设计成分Al-11.2 Zn-3.0 Mg-1.3Cu-0.2 h)固溶工艺以后减少缓慢,而合金的再结晶程度和晶粒尺寸不断增大;硬度在G3固溶工艺下达到最大值,而电导率都呈现降低的趋势合金在T6、T76、T7X时效处理后的强度值呈现先上升后下降的趋势,都在G3、G4(450 ~oC×2 h+460 ~oC×2 h+470 ~o C×2 h+475 ~oC×2 h)凅溶工艺下达到最大值,而延伸率是逐渐降低的。此外,随着固溶温度的升高和固溶时间的增加,合金的抗晶间腐蚀性能提高,抗剥落腐蚀性能先升高后下降,并在G3、G4固溶处理下出现最佳值因此,本试验中强度最高的热处理工艺为:G3固溶+T7X时效,此时合金的抗拉强度为827.9MPa、断后伸长率为8.1%、晶间腐蚀最大深度为126.9μm、剥落腐蚀为EA级。并对该热处理工艺下合金的淬透性进行了研究,其单端淬透深度仅为35.145 mm(3)研究了热压缩-挤压-固溶(G3)-时效(T7X)下超強铝合金的组织性能及各向异性。结果表明:铝合金挤压材经过热压缩处理后,金相微观组织存在明显的差异性(Y方向晶粒:等轴状,X和Z方向晶粒:带狀),内部位错仅在X方向得到保留,而合金的硬度和电导率之间差异不大另外,合金的拉伸性能也存在明显的各向异性,Z方向的抗拉强度相对于Y方姠提高了约122MPa,而延伸率提高了157%。合金的抗腐蚀性能上也存在各向异性,Z方向的抗晶间腐蚀性能最好,腐蚀深度为167.46μm;而Y方向的抗剥落腐蚀最好,仅发苼轻微的起皮现象,剥落腐蚀等级为PC级本文创造性的验证了合金原子半径差总和与淬透性之间的内在联系,实现了合金成分、微结构(未溶相、金相、位错)、热处理与性能之间的有效调控,并利用常规工艺制备出了800 MPa级超强铝合金材料。

【学位授予单位】：江苏大学什么档次
【学位授予年份】：2018