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混晶AA2024粉末冶金制备及挤压成形性能研究

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混晶AA2024粉末冶金制备及挤压成形性能研究

作者：于涛哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

AA2024合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等特点,广泛应用于航空航天、国防军工等领域。目前传统的形变强化、热处理等方式难以克服材料强塑性的倒置关系,极大地限制了高强铝合金的进一步应用。混晶结构材料因其独特的显微组织可以... 详细信息

AA2024合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等特点,广泛应用于航空航天、国防军工等领域。目前传统的形变强化、热处理等方式难以克服材料强塑性的倒置关系,极大地限制了高强铝合金的进一步应用。混晶结构材料因其独特的显微组织可以有效的解决材料强塑性倒置的矛盾,综合提高材料的性能。粉末冶金铝合金将铝合金低密度的特性和粉末冶金近净成形的特点相结合,是制备高强铝合金最具前景的方法之一。为此,本文基于“同质异构”思想,采用粉末冶金法制备一种混晶AA2024合金。该思想打破了传统“晶粒越细,材料性能越好”的思维禁锢,通过混合不同平均粒径的粉末进行热压烧结得到混晶坯料,再结合热挤压成形制备具有混晶结构的AA2024型材,所制备的型材具有优异的力学性能,并且区别于传统的烧结后挤压态的AA2024合金,塑性更优的同时保持较高的强度。粉末冶金法所得的坯料,其微观组织已经具有细晶包覆粗晶的结构雏形。随着粗粉含量的百分比增加,粗粉和细粉的比例为5:5时,混晶坯料的致密化程度最高,性能最优。其抗拉强度为180.3 MPa,延伸率最高达22.8%,延伸率相比于传统均一粒径烧结材料大幅度提升;通过对拉伸断口扫描分析,混晶坯料呈沿晶断裂和穿晶断裂混合型断裂机制。坯料经挤压后可以获得具有高强高塑性的AA2024合金型材,抗拉强度最高达329.3 MPa,断裂延伸率达32.14%;采用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射技术(EBSD)相结合的方式对挤压态型材中混晶结构的形成原因进行分析。研究表明,型材中混晶结构的形成是原始坯料中粗晶的破碎、挤压时动态再结晶及晶粒长大共同作用的结果。细晶相为材料提供高的抗拉强度,粗晶相通过延缓和阻止微裂纹的扩展提高材料的塑性;通过对混晶型材的拉伸断口扫描分析发现,混晶型材呈脆性断裂和韧性断裂混合型断裂机制;以上研究为为高性能AA2024合金的工业生产及应用提供新的思路和方法。

关键词：粉末冶金 2024合金混晶成形机制

预拉伸对高纯Al-4.4 Cu-1.5 Mg-0.60 Mn合金型材性能的影响

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有色金属加工 2020年第4期49卷 15-17,39页

作者：孙晓丽孙亮辽宁忠旺集团有限公司辽宁辽阳111003

在Al-4.4 Cu-1.5 Mg-0.60 Mn合金的基础上控制杂质元素Fe、Si的含量得到了高纯度合金,将其挤压成型为型材,并研究了预拉伸永久变形量对其性能的影响。发现在预拉伸永久变形量为0.5%~3%时,高纯2024合金挤压型材的屈服强度随着永久变形量... 详细信息

在Al-4.4 Cu-1.5 Mg-0.60 Mn合金的基础上控制杂质元素Fe、Si的含量得到了高纯度合金,将其挤压成型为型材,并研究了预拉伸永久变形量对其性能的影响。发现在预拉伸永久变形量为0.5%~3%时,高纯2024合金挤压型材的屈服强度随着永久变形量的增加不断提高,而断后延伸率则不断降低,永久变形量的增加对于抗拉强度的影响不大。

关键词：预拉伸永久形变量 2024合金力学性能

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铝合金在飞机上的应用

民用飞机设计与研究 2003年第1期 18-22页

作者：李红萍

一、前言现代飞机常用铝合金性能、半成品形式以及热处理状态,通过对调整合金成分及含量,降低杂质含量以及新的热处理状态的研究,可以获得综合性能较好的铝合金,以适应现代飞机对材料综合性能的需求。

关键词：飞机铝合金材料 2024合金热处理 7075合金固溶处理

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飞机机身用低密度铝合金

现代材料动态 2007年第1期 5-6页

作者：杨英惠（摘译）

加拿大Alcan公司发表了一项专利。一种飞行器用可焊合金Al-Mg-Si-Cu-Mn（6056）开发成功，其强度接近于2024合金，但密度更低。6056铝合金密度是2．72kg／m^3，而2024铝合金密度是2．78kg／m^3。尤其是，6056合金在T4回火处理时表现出... 详细信息

加拿大Alcan公司发表了一项专利。一种飞行器用可焊合金Al-Mg-Si-Cu-Mn（6056）开发成功，其强度接近于2024合金，但密度更低。6056铝合金密度是2．72kg／m^3，而2024铝合金密度是2．78kg／m^3。尤其是，6056合金在T4回火处理时表现出优良的延展性，延伸率达18％。T78处理后的延伸率为8％。

关键词： 2024铝合金飞机机身 2024合金可焊合金回火处理延伸率加拿大

碳纳米管增强2024复合材料组织及性能研究

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碳纳米管增强2024复合材料组织及性能研究

作者：曹泽宇南昌大学

学位级别：硕士

本文主要以CNTs/2024复合材料为研究对象,首先从热力学角度分析碳纳米管包覆TiO前后浸入熔体的过程以及不同参数的碳管浸入熔体的规律,接着对1.0 wt.%CNTs@TiO/2024复合材料进行T6热处理以研究不同参数的热处理工艺对其组织以及力学性... 详细信息

本文主要以CNTs/2024复合材料为研究对象,首先从热力学角度分析碳纳米管包覆TiO前后浸入熔体的过程以及不同参数的碳管浸入熔体的规律,接着对1.0 wt.%CNTs@TiO/2024复合材料进行T6热处理以研究不同参数的热处理工艺对其组织以及力学性能的影响,最后对比研究其在不同状态下的腐蚀机理。结果表明:本文所用的包覆TiO的工艺是成功的。经过包覆处理后,陶瓷颗粒TiO基本覆盖住碳管表面,降低了碳管之间的分子间作用力使得碳管更易分散。相同参数下(d=55nm,L=10μm),相比CNTs,CNTs@TiO在前期自发浸入熔体的过程中较容易且自发浸入角度范围较大,后期非自发浸入过程所需外界能量大幅度下降52.9%,相同外部能量的情况下有利于更多数量的CNTs@TiO浸入熔体中。在其他因数相同的情况下,长度越长直径越大的碳纳米管在浸入熔体的前期过程中比较容易,但是到了后期所需外界能量会更大,所以在考虑用熔铸法制备碳纳米管增强金属基复合材料时要综合考量碳纳米管的长度和直径。此外,本文还研究了CNTs的加入以及不同参数的T6热处理对复合材料组织以及力学性能的作用机制。参考前人的研究,本文将固溶温度定为495℃,时效温度设置为180℃。加入1.0 wt.%CNTs能够细化晶粒,晶粒尺寸从124μm减小到64μm,晶粒细化效果达到48.4%,这归因于CNTs的齐纳钉扎晶界的作用。对于1.0 wt.%CNTs@TiO/2024复合材料,固溶处理(495℃,2h)+时效处理(180℃,12h)是合适的T6热处理工艺。T6处理后,复合材料中AlCu Mg相和AlCu相均匀析出,大部分呈现离散状态,并且相比未热处理前析出的强化相边缘处钝化。2024合金从铸态到复合材料再到后续的T6热处理,其硬度有明显的上升,从96HV升到170HV,提高了77.1%。当加入1.0 wt.%CNTs时,复合材料的UTS、YS和E分别达到了230MPa、145MPa和3.8%,相对2024合金基体分别提升了33.7%、34.3%和-17.4%。当经较好的T6热处理后,T6态的复合材料的UTS和YS分别达到了324MPa和219MPa,相比复合材料分别提升了40.9%和42.1%;其延伸率达到6.3%,相比2024合金提升了37.0%。腐蚀方面,加入1.0 wt.%CNTs会增加1.0 wt.%CNTs@TiO/2024复合材料在点蚀方面的敏感性,降低耐腐蚀性能。结果表明相比2024合金,T4态复合材料和T6态复合材料的腐蚀电位分别上升17.2%和4.4%,而腐蚀电流密度分别下降了87.2和80.9%。T4处理能够大幅度改善复合材料的耐腐蚀性能,T6处理只能小幅度提升其耐腐蚀性能,当时效时间增加到一定程度后反而会削弱其耐腐蚀性能。2024合金及其复合材料的耐腐蚀性能主要与S相和θ相的大小形态分布有关,通过合适的T6处理工艺能够在一定程度上调控晶间腐蚀和点蚀敏感度,提升其耐腐蚀性能。

关键词： 2024合金 CNTs@TiO2 热力学 T6热处理腐蚀

Microstructure evolution of semi-solid 2024 alloy during two-step reheating process

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中国有色金属学会会刊：英文版 2008年第4期18卷 784-788页

作者：王顺成李元元陈维平郑小平 School of Mechanical Engineering and Automotive South China University of TechnologyGuangzhou 510640 China

A two-step reheating process was proposed and applied to perform reheating experiments on the semi-solid 2024 alloy billet. In this process, the semi-solid billet was firstly heated over liquidus temperature and then isothermally held at solid-liquid zone temperature. Microstructure evolution of the semi-solid billet during two-step reheating was studied by optical microscope and compared with that during isothermal reheating. The results show that the remelting rate of the semi-solid billet during two-step reheating is faster than that during isothermal reheating. Under the same reheating time, the grains of the semi-solid billet reheated by two-step reheating process are finer and rounder than those by isothermal reheating process. The present experimental results indicate that accelerating the formation of liquid phase during the two-step reheating process can restrain the coalescence of grains to a certain extent, and thus refine the grain size and promote the grain spheroidization.

关键词：半固态金属 2024合金微观结构两步加热过程

体育器械用SiC改性铝基复合材料组织与性能研究

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铸造技术 2018年第1期39卷 163-165,169页

作者：江伟张敏重庆电子工程职业学院重庆401331 四川理工学院材料与化工工程学院四川自贡643000

采用粉末挤压法制备了不同体积分数SiC颗粒改性的铝基复合材料SiC/2024,研究了SiC颗粒体积分数对复合材料显微形貌、硬度、磨损体积和摩擦系数的影响,并对磨损形貌进行了观察。结果表明,随着SiC/2024铝基复合材料中Si C颗粒体积分数的增... 详细信息

采用粉末挤压法制备了不同体积分数SiC颗粒改性的铝基复合材料SiC/2024,研究了SiC颗粒体积分数对复合材料显微形貌、硬度、磨损体积和摩擦系数的影响,并对磨损形貌进行了观察。结果表明,随着SiC/2024铝基复合材料中Si C颗粒体积分数的增加,复合材料的硬度呈现逐渐上升的趋势,平均摩擦系数都保持在0.7~0.8之间,磨损体积呈现逐渐减小的趋势,磨痕长轴宽度和短轴宽度都呈现为逐渐降低的趋势,而表面磨痕的深度也呈现逐渐降低的趋势。此外,SiC/2024铝基复合材料的磨损形貌为椭球面状。

关键词： SiC 2024合金复合材料形貌耐磨性能