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ZL702A
时效
工艺
优化
研究
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ZL702A时效工艺优化的研究,ZL702A,时效,工艺,优化,研究
- 内容简介：
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开题报告 题目： ZL702A时效工艺优化的研究 开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。3.开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中参考文献“注释格式”的要求书写。4.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008年11月26日”。5.开题报告增加封面，封面格式：题目：宋体，加粗，二号；系别等内容格式：宋体，四号，居中。01、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1 题目背景 铸造铝合金作为传统的金属材料，因其密度小、比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金，尤其是具有特殊性能，如具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铸造铝合金，需求量越来越大1。经过几十年的发展，高强度铸造铝合金已形成完整系列，性能趋于稳定，生产方法日渐完善，成为材料领域中不可或缺的合金体系，并已在汽车、航空和航天工业中获得广泛的应用。例如70年代研制的ZL205A高强度铸造铝合金2，已用于生产多种汽车、飞机和航天器零部件，使用效果良好。通常，高强度铸造铝合金的强度相当高，一般达300500MPa；伸长率差别较大，为1%10%3；冲击韧性则较低。铝合金的时效硬化研究是Win于1906年首先开始的，随着对沉淀析出和合金时效强化机制研究的不断深入，时效处理已成为改善铝合金综合性能的重要途径4，时效处理不仅可以提高合金的断裂韧性，还可以在强度不降低或略有上升的同时有效提升合金的抗腐蚀性能。合金的时效过程就是过饱和固溶体脱溶过程，通过一系列脱溶结构（偏聚区、有序区、过渡区、平衡相）的出现、消失、形核及长大来实现，从而得到高强韧铝合金。以702A铝合金为例，其化学成分如表1所示。表1 702A牌号的化学成分(%) Si Cu Mg Sr Fe Mn Ti Al 6-8 1.2-1.80.25-0.50.01-0.060.030.1-0.20.05-0.15 余量铝硅合金具有高的比强度、良好的韧性以及易于加工等优点，是航空航天领域中的重要材料之一5,6，作为一种可时效强化型合金，时效处理对高强韧铝合金性能的改善起着关键的作用7。随着相关行业对轻合金需求量的持续增长，通过合理的时效处理工艺使其满足更高性能要求，成为业界关注的焦点8。1.2 国外相关研究情况Park等9,10对7075合金进行120130h双峰时效后，合金抗拉强度达579MPa，延伸率为15%，通过电导率测试发现SCR性能也得到显著的提高。Andrzej研究发现，经过三级时效可以在强度不损失甚至有所提高的情况下显著提高铝硅合金的SCR、抗剥落性等。LumleyRN研发的T616处理，是在铝锂合金二次时效硬化现象的基础上再进行T6处理，通过中间长时间的低温保温，使第一阶段析出的形核处于严重的过饱和，析出相的析出驱动力增大，在后续阶段更易析出细小弥散的相，使合金的延伸率、强度以及断裂韧性比T6均有所提高。目前国内所使用的高强铝合金大量依靠进口，生产工艺还有待提高、利用时效处理提升铝硅合金性能具有很大潜力。1.3 国内相关研究情况最早的铝硅合金时效工艺是T6峰时效处理，温度和时间对T6处理的合金材料的性能影响显著。铝硅合金时效采用的温度根据合金成分的不同略有差异。铝硅合金经T6处理，通过最大密度的基体沉淀相析出使其具有最高强度，达到峰值后，合金晶内析出细小的半共格弥散相,晶界分布较粗大的连续链状质点,这种晶界组织对SCR和剥落腐蚀十分敏感难以在实践中应用.宋仁国等发现铝硅合金进行T6处理超长时间会出现2个时效硬化峰，此现象称为双峰时效。对7175铝合金的实验发现11，第二时效峰可使合金具有高塑韧性、良好的SCR性能以及比T6峰时效更高的强度，如果在较低的温度下时效，强化效应更明显，原因是合金在形成析出强化相时都会消耗掉晶粒内部的自由Mg，继而导致Mg晶界脆化作用降低和氢脆作用的减少12。研究还表明13,14，第一时效峰的强化是靠位错线切过GP区消耗比较多的能量而获得，第二时效峰的强化主要靠(MgZn2)。为消除固溶处理后的残余应力，应先拉伸处理，再进行时效处理15。为提高合金的SCR性能,生产中常进行双级时效处理。孙志华等16,17的研究表明，双级时效后合金晶界上分布着断续的粗大沉淀相，这种晶界组织能显著提高合金SCR性能。类似于演变出的T651工艺，在T74、T76等双级时效工艺的基础上陆续开发了T7651、T7451等优化的双级时效工艺。2、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 研究的主要内容 本文研究了在一定固溶处理工艺下，不同时效工艺对高强韧铸造铝合金性能的影响，实验原料为702A铝合金。 （1） 铝合金不同时效温度（155，165，175，185）时效特性曲线； （2） 时效峰值附近合金组织分析，断口形貌分析； （3） 合金时效机理探讨。2.2 实验条件与方法 （1） 实验材料 Si：纯的结晶硅，含硅量达到 99.9%、Cu：Al-50%Cu中间合金、Mg：纯镁，含镁量达到 99.9%、Mn：Al-10%Mn中间合金、Ti：Al-5%Ti-1%B中间合金、Sr：Al-10%Sr中间合金、C2Cl6：白色晶体。 （2） 合金熔炼工艺采用SG-5-10电阻坩埚熔炼炉熔炼合金。先熔化纯铝，720时加入铝锰、铝铜等合金进行熔化，并均匀搅拌，730左右时加入结晶硅，730-740用六氯乙烷进行精炼处理，用量为炉料总重量的0.04%-0.06%，精炼时间10min，静置5min。730时再加纯镁，搅拌并静置20min，出炉之前加入变质剂。搅拌均匀后在740-760浇注金属型试样。 （3） 实验方案 固溶处理工艺为分级固溶处理：5003h+530 14h+水淬（温度60-80 ）；时效采用的是单级时效，方案如下：a. 155（0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、30h）；b. 165（0、2、4、6、7、8、10、12h）； c. 175（0、2、4、5、6、7、8、10h）；d. 185（0、1、2、3、4、6、8、10h）。 （4） 实验测试方法 a. 硬度测试 将处理好的试样加工成2010mm的圆柱形小试样进行显微硬度测试，测试试样的硬度时，将试样用砂纸粗磨、细磨、再抛光，用酒精冲洗吹干后放在显微硬度机上测试硬度，为使测得值更具有普遍性和准确性，试样的硬度值应在3个不同部位取样，记录实际测量的平均值，绘制出时效硬化曲线。 b. 力学性能测试 对时效硬化曲线中不同峰值附近的时效工艺做力学性能测试即拉伸试验。用万能材料试验机进行拉伸，拉伸试样依据标准GB145-59制备，标距为40mm，拉伸速率为10mm/min，测得抗拉强度值并计算出延伸率。 图1 室温拉伸试样尺寸 c. 金相显微组织分析本实验将试样加工成810mm，经砂纸粗磨、细磨、抛光后，采用Nicon300型光学显微镜观察合金经不同时效工艺处理后，其时效硬化曲线峰值附近金相显微组织。 d. SEM分析SEM-EDX图像扫描均采用QuantaFEG400型场发射扫描电镜进行，SEM分析试样是从拉断后试样上截取8-10mm，经金相抛光后，底端用砂纸磨平并用酒精冲洗吹干，之后进行扫描分析，观察峰值处扫描图像并进行断口形貌分析。3、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1 难点重点 重点：（1） 掌握保温时间对铝合金材料高温高强性能的影响及最佳保温时间；（2） 掌握时效温度对铝合金材料高温高强性能的影响及最佳时效温度。 难点：（1） 力学性能的测定；（2） 断口形貌分析、化学成分的分析以及物像的分析。3.2 前期工作 阅读有关资料，查阅文献，制定实验方案，撰写开题报告。4、完成本课题的工作方案及进度计划 第1-2周： 阅读资料，了解课题，撰写开题报告；第3周： 开题报告；第4-11周： 制备试样，对试样组织进行观察分析； 第12周： 中期报告检查；第13-16周： 完成后续任务，分析试验结果并作出结论第16-18周： 撰写毕业论文，毕业设计答辩。指导老师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导老师： 年 月 日所在系审查意见 系主管领导： 年 月 日 参考文献1 宫泽信夫,石野亨.在淀粉铸型中磷酸淀粉的高温反应机理J.铸物, 1987 (2).2 宫泽信夫,菱川康利,石野亨.淀粉铸型砂在加热金属型中淀粉的移动机理J.铸物, 1987 (1).3 吕杰,刘伯操,杨凯,等.高强韧铸造铝合金J.铸造,2000,49(2):66-69.4 何立子.Al-Mg-Si系合金组织性能D.沈阳:东北大学,2001:104.5 潘复生,张丁非.铝合金及应用M.北京:化学工业出版社,2006.6 Robinson J S,et al.The influence of aluminum alloy quench sensitivity on the magtinude of heat treatment induced residual stressJ.Mater Sci Fotum,2006,524-525:305.7 Joachim Wloka,et al.Influence of temper and surface condition on the exfoliation behaviour of high strength Al-Zn-Mg-Cu alloysJ.Corros Sci,2007,49(3):1437.8 Tanner D A,et al.Residual stress magnitudes and related properties in quenched aluminum alloysJ.Mater Sci Technology,2006,22(1):77.9 Park J K ,Ardell A J.Effect of retrogression and re-aging treatments on the microstructure of Al-7075-T651J Metal Transca,1984,15A(8):1531.10 Liu shengdan,Zhong Qimin,Zhang Yong.Investigation of quench sensitivity of high strength Al-Zn-Mg-Cu alloys by time-temperature-properties diagramsJ.Mater Design,2010,36(1):3116.11 阎大京.从7475铝合金的时效看Al-Zn-Mg-Cu系合金的强化J.材料工程,1991(2):17.12 陈小明,宋仁国,唐普洪.7系铝合金时效处理研究的新进展J.金属热处理2009,12(34):73.13 戴晓元,夏长清,刘昌斌,等.固溶处理及时效对7铝合金组织与性能的影响
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