航空用7075铝合金蠕变时效工艺及其抗腐蚀行为的研究

【类型】学位论文

【作者】姜玉强 

【关键词】 蠕变时效 本构方程 微观组织演化 抗腐蚀性能

【摘要】现代航空航天装备不断地向着轻量化,长寿命,高可靠性方向发展,服役性能也日趋极端化。研究和制造具有复杂结构的高性能轻合金整体构件是航空航天装备跨越式发展的有效途径之一。蠕变时效成形是利用铝合金材料的蠕变特性和人工时效原理,将蠕变成形和人工时效同步进行的一种先进的现代材料成形技术。本文针对我国轻合金整体机翼壁板成形技术相对薄弱的现状,研究了航空用7075铝合金的蠕变时效特性。本文的主要研究内容和研究成果如下：(1)通过单轴拉伸蠕变实验,获得了7075铝合金的高温蠕变特性,研究了蠕变时效工艺参数对7075铝合金蠕变时效特性的影响规律。结果表明：蠕变时效工艺参数对材料的蠕变时效行为有着显著的影响,材料的蠕变应变随着蠕变时效温度的升高和外加应力的增大而增大。基于陈化理论和θ本构模型,建立了7075铝合金的蠕变本构方程,该模型可以准确地描述蠕变应变随时间的变化关系。(2)通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)实验,研究了蠕变时效工艺对材料微观组织演变的影响规律。结果表明：7075铝合金中粗大第二相(Al7Cu2Fe和Mg2Si)和中等尺度第二相(Al18Mg3Cr2和Al3Zr)均匀地分布在铝基体中,蠕变时效工艺对粗大、中等尺度的第二相没有显著的影响；7075铝合金中主要时效强化相是η’和η相,时效强化相随蠕变时效温度的升高和外加应力的增大而逐渐析出和长大；随着蠕变时效温度的升高和外加应力的增大,晶界析出相由连续分布逐渐转化为非连续分布,晶界无析出带的宽度也逐渐增大；和无应力时效相比,蠕变时效可以细化晶内强化相,减小晶界无析出带的宽度。(3)通过电化学腐蚀实验、剥落腐蚀实验和金相实验,研究了蠕变时效工艺对7075铝合金抗腐蚀性能的影响规律。结果表明：蠕变时效工艺改变了7075铝合金中析出相的大小和分布,进而影响了材料的抗腐蚀性能。在实验的温度范围内,随着蠕变时效温度的升高,材料的抗腐蚀性能首先提高,然后降低,当蠕变时效温度为393K时,7075铝合金的抗腐蚀性能最好。此外,外加应力也会影响材料的抗腐蚀性能,当外加应力为230MPa时,材料有着较好的抗腐蚀性能。(4)通过以上研究发现,当蠕变时效温度为393K时,7075铝合金析出相的大小和分布比较合理,材料的抗腐蚀性能较好,适合于大型轻合金整体薄壁构件的蠕变时效成形工艺。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中南大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】蔺永诚

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