微量Sc、Zr对高合金化AlZnMgCu合金组织和性能的影响.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 I 摘要采用低频电磁铸造技术制备了3种不同Sc,Zr含量的Al-Zn-Mg-Cu合金,经均匀化处理、热挤压、固溶和时效处理后,借助光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、钨灯丝扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏显微硬度计、万能实验拉伸仪及电导率测试仪等设备对含微量Sc,Zr的高合金化Al-Zn-Mg-Cu合金挤压件的强韧性进行了研究,探讨微量Sc,Zr在高合金化Al-Zn-Mg-Cu合金中的存在形式和作用机理,并对相关热处理工艺制度进行优化。获得以下结论: ①% Sc、Zr的3 #合金,由于Sc、Zr原子会和Al原子作用在合金凝固过程中析出初生Al 3(Sc,Zr)相粒子,该粒子先于α(Al)基体形核,起非均质形核的作用,使3 #合金的铸态晶粒尺寸显著细化于不含Sc、Zr的1 #合金。②在Al-Zn-Mg-Cu合金中复合添加微量的Sc、Zr,在均匀化热处理过程中会析出均匀、细小、弥散的次生Al 3(Sc,Zr)相粒子,这些粒子与α(Al)基体共格,可以强烈钉扎位错和亚晶界,阻碍晶界的迁移和亚晶粒的长大,有效抑制合金的再结晶行为,提高合金再结晶温度。③次生Al 3(Sc,Zr)相粒子与合金中的位错有着强烈的交互作用,位错在切过或绕过该粒子时必须要消耗额外的能量,提高了合金的强度。% Sc、Zr的 3 #合金在不同热处理态的力学性能比不含Sc、Zr的1 #合金均有显著提高。④在不同Sc含量的2 #、3 #合金中,合金的铸态晶粒尺寸随Sc含量的增加而降低;合金在抑制再结晶行为上都有显著效果,而与Sc含量的变化影响不大。在 Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加微量的Sc可以显著提高合金的力学性能,Sc在合金中的强化机制主要包括:细晶强化、亚结构强化、析出强化。⑤通过对含Sc高合金化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金热处理工艺制度的研究,发现适宜的热处理工艺为:420℃/3h+475℃/2h+120℃/24h+170℃/30min+120℃/24h,不仅可保证合金具有很高的强韧性,同时可以提高合金的抗应力腐蚀性能。关键词:初生Al 3(Sc,Zr),次生Al 3(Sc,Zr),细晶强化,亚结构强化,析出强化重庆大学硕士学位论文英文摘要 II ABSTRACT Three kinds of Al-Zn-Mg-Cualloys with different content of Sc, Zr,produced by low-frequent ic castingtechnology, were subjected to homogenization treatment, hot extrusion, solution and aging tensile mechanical properties and microstructure of alloys containing different Sc, Zrwere studied by using optical microscopy (OM), differential thermal analysis(DSC), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope(TEM),micro Vickers hardness tester, universal testing tensile tester and conductivity tester, as well as the existing forms and acting mechanisms of minor Sc, Zr in Al-Zn-Mg-Cu alloy, optimization of the heat treatment processes. Several conclusions can be summarized as follows: ①Minor Sc, Zradditioncan fine grains of alloy 3 containing % Sc andZr, respectively, by precipitating of primary Al 3(Sc,Zr)phase from the melt during solidification as heterogeneous nuclei. ②Minor Sc, Zradditioncan strongly pin disl