Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类构件塑性变形性能及锻造成形工艺的研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟真空时效过程中常温冷轧2024 铝合金微观结构演变利用透射电子显微镜(TEM)系统地研究了常温大应变量冷轧的2024 铝合金真空时效过程中析出相的类别、形态、尺寸和分布。

结果发现，大应变量时效样品中析出相的演变序列不同于T351 态样品。

冷轧改变了合金样品时效时析出过程，激发Ω 相析出。

冷轧态合金时效时的析出序列为：SSSSS(S)相Ω相。

Al-Cu-Mg 系合金是常见的可热处理强化型合金，通常认为该合金的时效析出序列为：SSSS(过饱和固溶体)GPB 区SS。

该系合金具有较高的强度、优异的抗疲劳性能和一定的抗腐蚀能力。

随着机械纳米化的发展，工业上迫切地希望利用剧烈塑性变形(SPD)方法进一步提高合金的使用性能，常用的SPD 方法主要有等通道转角挤压(ECAP)，高压扭转(HPT)、动态塑性变形(DPD)等。

在剧烈塑性变形过程中，晶粒尺寸细化可达到微米甚至纳米级别。

但是，剧烈塑性变形方法在提高材料强度的同时常常伴随着韧性的降低。

利用剧烈塑性变形产生的细晶强化和时效过程中产生的析出强化，已经可以使该系合金获得较高的强度和较好的延伸率，真空技术网(chvacuum/)认为其较优异的力学性能与时效过程中的析出相的类型、尺寸、大小、分布和数量等密切相关。

本文主要目的是采用适当的加工工艺，使2024 铝合金获得了良好的综合机械性能。

并利用TEM 表征其微观组织的演变规律，为工业生产过程中适当地调控析出相类型、分布等微观结构元素提供理论指导。

1、试验方法和试验样品制备的铝合金参照普通商用2024 铝合金成分进行配制，具体配比为Al-4 . 45wt%Cu-1 . 50wt%Mg-0.9wt%Mn-0.50wt%Fe-0.50wt%Si-0.25wt%Zn。

采用真。

1 绪论 (1)2 铝合金的应用 (2)2.1 铝合金在航空上的应用 (2)2.2 铝合金用作汽车零部件通常具有以下优点 (2)2.3 铝合金在摩托车上的应用 (3)2.4 铝合金在自行车上的应用。

(3)2.5 铝合金在3C产品上的应用 (4)2.6 铝合金在国防工业中的应用 (4)3 铝合金的成分、分类和性能 (5)3.1铝合金的分类 (5)（1）非热处理强化铝合金 (6)（2）铝合金的性能铝合金的物理性能 (8)3.2铝合金的焊接性特点 (9)4 铝合金的点焊 (9)4.1 铝合金点焊条件 (9)4.2 铝合金的表面状态对点焊质量的影响 (9)4.3 铝合金点焊接头的质量要求 (10)4.4 铝合金点焊接头质量的检测方法 (10)4.5 铝合金电阻点焊特点 (11)5 铝合金点焊工艺 (11)5.1 焊接工艺的制定 (11)5.2 铝合金主要点焊缺陷 (13)6 试验材料及方法 (13)6.1 试验材料及方法 (13)6.2 点焊接头主要尺寸的确定 (14)6.3 实验结果与分析 (15)6.4 工艺参数对接头性能的影响 (15)6.4.1 焊接电流 (15)6.4.2 电极压力 (16)6.4.3 焊接时间 (17)6.5 撕裂实验 (18)6.6 点焊接头组织分析 (19)7 结论 (20)参考文献 (21)1 绪论随着现代工业的发展，对工业材料的要求越来越向着质量轻﹑强度高、易加工的方向发展。

由于铝及铝合金材料具有一系列的优良特性，已广泛应用于国民经济的各个领域，成为发展国民经济与提高人民物质生活和文化生活水平的重要基础材料。

近二十年来，我国的铝加工业发展十分迅速，其产量已从1980年不到30万吨，发展到2005年的583.7万吨。

同时，出现了许多的新材料、新技术、新工艺及新设备。

我国已经成为名副其实的铝业大国。

铝和铝合金具有优异的物理性能和力学性能，其密度低、比强度高、热导率高、电导率高，耐蚀能力强，已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、航天、铁道、舰船、车辆等工业内的焊接结构产品上，例如飞机、飞船、火箭、导弹、高速铁道机车和车辆、鱼雷和鱼雷快艇、轻型汽车、自行车和赛车、大小化工容器、空调器、热交换器、雷达天线、微波器件等，都采用了铝和铝合金材料，制成各种熔焊、电阻焊、钎焊结构。

精 密 成 形 工 程第16卷 第5期 48JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年5月收稿日期：2024-01-29 Received ：2024-01-29基金项目：国家重点研发计划（2022YFB4602300）Fund ：National Key R&D Program of China (2022YFB4602300) 引文格式：段宇航, 王磊磊, 郝璐静, 等. 热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr 合金拉伸性能的影响研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(5): 48-54.DUAN Yuhang, WANG Leilei, HAO Lujing, et al. Effect of Heat Treatment Aging Time on Tensile Properties of Laser Additive Manufactured Al-Mg-Sc-Zr Alloy[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(5): 48-54. *通信作者（Corresponding author ）热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金拉伸性能的影响研究段宇航，王磊磊*，郝璐静，原帅超，赵艳秋，占小红（南京航空航天大学 材料科学与技术学院，南京 211106）摘要：目的 研究热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr 合金微观组织与拉伸性能的影响，揭示微观组织与力学性能的内在关联机制。

方法 采用控制单一变量的试验方法进行时效热处理，设定保温温度为325 ℃，冷却方式为空冷，在不同保温时间（2、4、6、8 h ）下进行组织与性能共通性及差异性分析。

结果 经325 ℃时效热处理4 h 后，在激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr 高强铝合金中形成了Al 3Sc 、Al 3(Sc,Zr)析出相，抗拉强度达到最大值486 MPa ，相较于未热处理，提升了21.8%，随着保温时间的进一步延长，析出相的高温停留时间变长，组织形核长大，Al 3Sc 、Al 3(Sc,Zr)强化相尺寸明显增大，最大尺寸可达0.6 μm 。

Gd含量对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金微观组织与力学性能的影响梅飞强;王少华;房灿峰;孟令刚;贾非;郝海;张兴国【摘要】采用铸锭冶金工艺制备6种Gd含量不同的A1-Zn-Mg-Cu-Zr-xGd合金.采用金相观察、力学性能测试、扫描电镜、电子探针及透射电镜等分析手段,研究质量分数x,分别为0%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%和0.30%的Gd对基体合金铸态及时效态显微组织和力学性能的影响.结果表明：Gd含量对A1-Zn-Mg-Cu-Zr合金的微观组织和力学性能的影响显著,当Gd含量低于0.25%时,随Gd含量的增加细化效果、强度以及伸长率都增加；当Gd含量为0.25%时,铸态组织中基体晶粒最小,达到32μm左右；此时T6态合金组织的强度和伸长率达到最高,抗拉强为624.54 MPa,屈服强度为595.00 MPa,伸长率为13.3%,且固溶组织具有良好的抗再结晶作用；而当Gd含量超过0.25%时,合金的微观的组织与力学性能变差.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】9页(P2439-2447)【关键词】A1-Zn-Mg-Cu-Zr合金;Gd;显微组织;力学性能【作者】梅飞强;王少华;房灿峰;孟令刚;贾非;郝海;张兴国【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+1超高强铝合金是20世纪60年代以航空航天材料为背景发展起来的一种高强度铝合金材料[1−3]。

一般将屈服强度为500 MPa以上的铝合金称为超高强铝合金[4]。

设计型综合实验实验论文年月日固溶处理对铸铝合金性能的影响李星西安工业大学北方信息工程学院摘要：铸造铝硅合金是一种重要的合金材料，具有质量轻、强度高、耐磨耐蚀性好等优点，广泛应用于航空航天及汽车领域，但其组织中常出现的粗大共晶硅组织对合金的力学性能具有严重的不利影响，因此需要对该组织进行变质及固溶处理。

稀土被认为是金属的“维他命”，对铸造铝硅合金具有良好的变质作用。

铝合金通过控制加入Si，Cu的含量，使合金的综合性能都比较好。

含硅和铜的铝合金的强化机制主要是固溶强化和沉淀强化，一般在人工时效状态下使用。

主要探讨了变质及固溶处理对铸造铝合金微观组织的影响，比较了固溶处理前（变质二）和固溶处理后的组织性能变化。

本文以含硅和铜的铝合金为研究对象，以固溶处理为方法，采用组织观察(光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜)和金相组织分析相结合的方法对含硅铜的铝合金的强化性能进行了研究，主要研究内容和结果如下:(1)研究了固溶处理对合金微观组织的影响。

通过对合金进行金相分析和透射电镜观察发现，热处理后合金中粗大的树枝状的共晶硅形貌发生很大改变，共晶硅熔断并且被球化;强化相在固溶处理过程中溶解。

这些形态的改变带来了包括合金的抗拉强度、硬度和耐磨等性能都得到很大的提高。

当固溶温度为480℃，固溶时间为4.5小时时，第二相固溶基本完成，而且合金中枝状的共晶硅被溶断并且被很好的球化。

关键词铸铝合金固溶处理变质金相组织目录摘要第一章绪论 (4)1.1铝合金分类及性能 (4)1.1.1铸造铝合金 (4)1.1.2变形铝合金 (6)1. 2铸造铝硅合金的变质处理 (6)1.2.1变质剂的发展 (7)1.3铸造铝硅合金的热处理 (8)1.3.1固溶处理 (8)1.3.2时效处理 (8)1.4本课题的研究意义 (9)第二章试验方案 (9)2. 1 Al-Si-Cu合金的制备 (9)2.1.1实验原料和熔炼设备 (9)2.1.2熔炼过程及加入的材料 (10)2.1.3 固溶处理 (12)第三章固溶处理前后合金组织与性能的分析 (13)3.1 Al-Si-Cu合金的金相分析 (13)3.1.1未经固溶处理（即变质二）的Al-Si-Cu合金的金相分析: (13)3.1.2固溶处理之后的金相组织图 (16)第四章结论 (17)参考文献第一章绪论1.1铝合金分类及性能1.1.1铸造铝合金铝在地壳中的含量仅次于氧和硅居于第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其空间点阵为面心立方结构且没有同素异构转变，在化学元素周期表中为第IIIA主族元素，纯铝的密度较低为2.699g/cm'，其熔点为660.24'C，通常向纯铝中加入如Mg, Si, Zn, Cu等元素能得到性能更优的铝合金。

重庆大学硕士学位论文汽车铝合金转向节锻造成形模拟与试验研究姓名：王泽文申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：周杰2010-05摘要随着汽车制造业的高速发展，汽车轻量化和性能要要求越来越严格，汽车零部件生产中，尺寸精度高、外形复杂的锻件所占比重越来越大。

因此，开发材料利用率高并能节约能源的锻造新工艺，对于汽车零件制造业的发展极为重要。

近年来，铝合金结构零件在汽车轻量化要求日益提高的情况下运用越来越广泛。

将铝合金锻件运用到汽车转向系统中，不但可以满足汽车行驶过程中的强度要求，还因为重量的减轻提高其操纵性能。

但是由于铝合金材料本身的特性，如锻造时变形抗力大、流动性差和外摩擦系数较大等导致铝合金锻件的成形困难，阻碍了其在汽车工业中的运用。

转向节是汽车转向系统中的重要零件，既承载一定的车体重量，又在汽车行驶过程中承受交变载荷和刹车时的力矩，是汽车上的重要安全零件之一。

转向节的主要工艺为锻造成形，因此组织性能和外形尺寸的要求非常严格，对于该类锻件锻造方法探索研究将对我国汽车工业的发展产生重要意义。

本文研究的奥迪汽车铝合金转向节，外形极其复杂，主要依靠从国外进口，国内尚无成功的制造经验。

在研究过程中，对该转向节原有的工艺方案进行了分析，运用所建立汽车铝合金转向节弯曲成形制坯过程和终锻成形过程的三维有限元模型，利用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D对汽车转向节锻造成形工艺进行系统分析，模拟其弯曲制坯和终锻成形过程，研究其缺陷产生的原因和演化机理。

找出了影响工厂试制质量的关键因素，提出了既能满足产品精度要求，又能提高材料率、改善弯曲成形质量和终锻模具寿命的优化措施，改进了模锻工艺，使其趋向合理化。

通过模拟验证，给出了二次弯曲成形模具的最优结构参数。

本文的研究工作，结合了模锻工艺、有限元理论、数值模拟仿真技术及模具CAD技术，达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。

得到的工作成果解决了奥迪轿车铝合金转向节的锻造成形难题，为同类锻件的生产提供了工艺参考，具有一定的指导意义。

铝合金表面阳极氧化处理摘要：在电解液中,利用电解作用使铝合金（作为阳极）表面形成氧化膜的过程，称做电化学氧化，又称阳极氧化。

用这种方法在铝的表面生成的氧化膜称作阳极氧化膜，是一种电化学的转化膜。

选用不同浓度的草酸、稀硫酸作为氧化溶液，分别进行铝合金表面阳极氧化处理；当浓度低或是氧化时间不足时，得到的膜厚达不到要求；电解液温度升高时或是极比过大都将导致膜厚不均匀；当用同浓度的硫酸和草酸溶液分别作为电解液时，草酸的效果较硫酸好，得到的氧化膜厚，但是草酸氧化成本较高;草酸氧化膜不仅富有弹性，而且它的耐磨性，耐蚀性和装饰性比硫酸氧化膜有所提高，硬度与硫酸的相似，孔隙率比硫酸的小，膜的绝缘性能良好。

综合比较草酸作为电解液效果优于硫酸作为电解液。

关键词：铝合金电解液氧化膜阳极氧化Aluminium surface anodic oxidation process Abstract:In electrolyte ,Using electrolytic action to make the aluminium surface forming oxidation film ,this prossing is called electrochemical oxidation,which is also said as anodic oxidation. This method in the aluminum oxide film called surface generated anodized is a kind of electrochemical conversion film.Choosing different concentrations of oxalic acid, dilute sulphuric acid as oxidation solution, separately anodized aluminium .When the concentration of low or oxidized time is insufficient, the film is thickness.And when the electrolyte temperature rises or the ratio of the cathode and anode is bigger, mostly will cause the film thickness ;When using a sulfuric acid or oxalic acid solution as electrolyte, the oxide film of the former is thicker, but the cost of the oxalic acid oxidation is higher;Oxalic acid oxidation film is flexibility, and its wear resistance, corrosion resistance and adornment is better than sulfuric acid oxidation film . And the hardness is similar to sulfuric acid, porosity ratio of sulfuric acid is small, which also has a good insulation . Comprehensive comparison ,using the oxalic acid as electrolyte is better than that of sulfuric acid .Keywords：aluminum alloy electrolyte oxidation film positive pole oxidization目录第一章绪论 (1)1.1 铝合金的概况 (1)1.2 铝合金的性能 (2)1.2.1铸造铝合金 (2)1.2.2. 变形铝合金 (2)1.3铝合金表面处理阳极氧化的种类 (3)1.4阳极氧化膜生成的一般原理 (3)第二章实验方法 (5)2.1实验材料及设备 (5)2.2工艺参数 (5)2.3工艺流程 (5)2.4酸洗、碱洗溶液的配置 (5)2.5电解液的配置 (5)2.6实验步骤 (5)第三章结果分析 (7)3.1组织分析 (7)3.1.1铝合金的原始显微组织 (7)3.1.2 电解液为3%草酸溶液的显微组织 (7)3.1.3电解液为6%草酸溶液的显微组织 (8)3.1.4电解液为10%草酸溶液的显微组织 (8)3.1.5电解液为15%硫酸溶液的显微组织 (9)3.2 硬度分析 (9)3.3 腐蚀实验 (10)第四章实验结论 (11)参考文献 (12)第一章绪论1.1 铝合金的概况铝是地壳中蕴藏量最多的金属元素，其总储量约占地壳质量的7.45%。

AZ31变形镁合金挤压成形工艺研究摘要：选择AZ31 变形镁合金，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度及挤压力等工艺问题与工艺参数，进行了系统的试验研究，总结了成形规律和确定工艺参数的方法，对生产应用将起到重要的参考作用。

关键词：AZ31 镁合金挤压成形工艺研究目前，国内的变形镁合金有MB1、MB2(Az31)、MB3、MB5、MB6、MB7、MB8、MB11、MB14和MB15 等。

变形镁合金的塑性变形，主要有模锻、挤压、轧制等方法，其中，挤压是最基本的方法，它不仅是获得作为进一步加工零件的棒材的方法，也是将棒材成形为零件和复杂型材的方法。

作者选择AZ31 变形镁合金为原材料，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对挤压过程及工艺参数进行了系统试验研究。

研究内容及结果论述如下。

1. 挤压前坯料的加热1.1 加热温度镁具有密排六方晶格，室温下只有基面{0 0 0 1}产生滑移，因此镁及镁合金在常温下进行塑性成形很难；加热至200℃以上时，第一类角锥面{1 0 1 1}产生滑移，塑性得到较大的提高；225℃以上时第二类角锥面{1 0 1 2}也可能产生滑移，塑性进一步提高。

因此镁合金宜在200℃以上成形。

镁合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。

从镁合金状态图中可以得到某种镁合金的熔化温度和合金中有第二相析出时温度。

于是可以得到挤压温度范围在这两个温度范围内，但这只是一个粗略的温度范围。

为了比较准确的确定该种镁合金的挤压温度范围，需要对这种镁合金的塑性图和变形抗力图以及再结晶图加以分析研究。

从镁合金的塑性图可以得到在某个温度范围内其塑性最高。

于是坯料的加热温度范围可以选择在这个温度范围之内。

Mg-Al-Zn 合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。

AZ31 的熔化温度是603℃。

2、从230℃开始，合金中有第二相析出。

因此，AZ31 的挤压温度范围一定在230～603℃范围内。