7003(LC12)高強(qiáng)鋁合金化學(xué)成分航空航天鋁合金的組織及性能研究
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更新時(shí)間：2014-02-20
?7003鋁合金屬于Al-Zn-Mg系高強(qiáng)鋁合金，具有良好的熱變形能力和加工性能，具有優(yōu)良的可焊性，焊接后可以自動(dòng)時(shí)效，有良好的疲勞強(qiáng)度。近年來，7003鋁合金的應(yīng)用越來越廣泛，其被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)領(lǐng)域。提高7003鋁合金的性能可以進(jìn)一步拓寬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。由于細(xì)化晶粒可改善鋁合金的塑性變形能力，因此，研究鋁合金的晶粒細(xì)化方法具有重要的理論意義和應(yīng)用意義。作為細(xì)化晶粒的方法之一，等徑角擠壓研究受到了越來越多材料工作者的重視。等徑角擠壓(ECAP)與其他制備超細(xì)晶的方法相比，ECAE工藝簡單、生產(chǎn)成本低、且克服了其它工藝制備的試樣中有空隙、致密性差、以及大尺寸坯體難以生產(chǎn)等缺點(diǎn)，日益受到國內(nèi)外科學(xué)家的關(guān)注，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和前景。
目前，采用ECAP研究的材料種類已較多，研究范圍還在繼續(xù)擴(kuò)大，但有關(guān)7003鋁合金的相關(guān)報(bào)告還較少。為此，對7003鋁合金經(jīng)ECAP處理后的組織與性能的影響進(jìn)行了研究。鑒于此，本實(shí)驗(yàn)主要對Bc路徑4道次等徑角擠壓后的7003鋁合金材料的顯微組織與室溫力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
采用7003鋁合金作為原材料，合金的供貨處理狀態(tài)為是T1，其化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：5.67Zn，0.76Mg，0.08Cu，0.003Cr，0.11Fe，0.04Si，0.26Mn，0.05Ti，0.003Pb，余量為Al。將原始材料加工成10mm×10mm×30mm的試樣，然后對試樣進(jìn)行退火處理，退火工藝為400℃×150min，然后隨爐冷卻至室溫。本次實(shí)驗(yàn)所使用的等徑角擠壓模的模孔為10mm×10mm的方形，將材料在室溫下擠壓,模具由兩個(gè)具有相同橫截面的通道相貫成L形，內(nèi)角Φ為90°，外角Ψ為30°。為了減小摩擦，在試樣和模具內(nèi)壁涂上MoS2潤滑油。在擠壓時(shí)，與通道形狀一致且潤滑良好的試樣放入其中一個(gè)通道，在壓力作用下，試樣從另一個(gè)通道中擠出，在兩通道相交處產(chǎn)生近似理想的純剪切塑性變形。
7003鋁合金在經(jīng)過等徑角擠壓變形后，晶粒形貌發(fā)生了變化，晶粒被剪切破碎，4道次后，晶粒尺寸從原始態(tài)60～90μm細(xì)化到了3μm以內(nèi)，細(xì)化效果較為明顯。隨擠壓道次的增加，材料內(nèi)部位錯(cuò)密度顯著升高，但到了4道次，位錯(cuò)密度不再增加反而減少，位錯(cuò)纏結(jié)逐漸轉(zhuǎn)變成細(xì)小的亞晶粒。隨加工道次的增加，7003鋁合金的力學(xué)性能顯著改善。四道次擠壓后，7003鋁合金的屈服強(qiáng)度由249MPa增加到了410MPa；試樣X面的顯微硬度從退火態(tài)的83.31HV增長到了134.82HV。
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