苏ICP备112451047180号-6
2024铝合金形变热处理试验分析
一、选题简介、意义
本实验的研究目的是试图了解2024 铝合金微观组织结构、热处理工艺和材料综合性能之间的关系，为生产、制备更加理想的高性能铝合金提供理论依据和技术支持，以利于优化热处理工艺，提高加工效率，节约能源。 本文对 2024 铝合金棒材进行形变热处理研究，探讨形变热处理工艺是否能提高表面形变处理后材料的横向尺寸稳定性能。表面形变强化处理会使材料内部宏观残余应力水平提高，大大降低材料的横向尺寸稳定性能。
二、课题综述
第一，先去图书馆查阅了与2024合金性能有关相关书籍，也包括其他一些合金，了解其性能特点。明白它的形变热处理工艺要求。
第二，根据从图书馆查阅的资料，做相关的试验。
通过把图书馆查阅的资料和做相关的试验这些数据进行整理、分析，最后得出实验的最佳方法：
1. 选择分析用的材料。
2. 试验过程中材料的选择和比较对材料性能比较。
3. 做好工艺流程图，对每个环节做好充足的准备。
4. 对试验结果进行记录，分析和总结
最后总结，上述过程，具了解体2024铝合金形变热处理试验分析。
目 录
第一章 绪论 ------------------------------------------------------------------------- 9
1.1引言 ---------------------------------------------------------------------------- 9
1.2 铝合金的发展及研究现状 ------------------------------------------------ 9
1.3 2xxx铝合金热处理工艺研究 -------------------------------------------- 15
1.4 变形铝合金的分类及应用 ----------------------------------------------- 18
1.5 热处理工艺的主要作用 -------------------------------------------------- 18
1.5.1 热处理工序在零件制造工艺流程中的位置 ------------------------ 19
1.5.2不同材料的热处理方式 ------------------------------------------------- 19
1.5.3热处理质量检验的特点 ------------------------------------------------- 20
1.5.4热处理工艺实施过程的坏境特点 ------------------------------------- 20
1.5.5 热处理工艺性及其影响因素 ------------------------------------------ 20
1.6 本论文研究的意义和内容 ----------------------------------------------- 20
第二章 实验材料及方法 --------------------------------------------------------- 22
2.1 实验材料 -------------------------------------------------------------------- 22
2.2 形变热处理工艺规程 ----------------------------------------------------- 22
2.3 试验方法 -------------------------------------------------------------------- 25
2.3.1 显微组织观察 ------------------------------------------------------------ 25
2.3.2 电子背散射衍射分析 -------------------------------------------------- 26
2.3.3 圆环开口尺寸测试 ----------------------------------------------------- 26
2.3.4 维式硬度测试 ---------------------------------------------------------- 29
第三章 实验结果与分析 -------------------------------------------------------- 30
3.1 引言 ------------------------------------------------------------------------ 30
3.2 铝合金实验结果 ----------------------------------------------------------- 30
3.2.1 形变量不同对晶粒取向的影响 ------------------------------------- 30
3.3 形变量不同对2024铝合金硬度的影 ----------------------------------- 32
3.3.1 形变量不同对表面硬化层深度的影响 ------------------------------ 32
3.3.2 变形量不同对硬度的影响 --------------------------------------------- 33
3.4 形变对 2024 铝合金尺寸稳定性的影响-------------------------------- 34
本章小结 --------------------------------------------------------------------------- 35
结论 -------------------------------------------------------------------------------- 37
参考文献---------------------------------------------------------------------------- 38
致谢 --------------------------------------------------------------------------------- 39
结论
本文针对 2024 铝合金轴承滚道强化的工艺需求，采用形变工艺与热处理相结合的方法，设计了 12 种形变热处理工艺，系统研究了 2024 铝合金形变热处理影响，得出以下结论：
（1）原始态 2024 铝合金挤压成型棒材的晶粒沿挤压方向拉长，呈纤维态。棒材具有明显的择优取向。
（2）滚压工艺单边形变量 0.3-1mm 能使材料表面产生 0.9-1.2mm 深的表面硬化层，随着形变量增加，表面硬化层的深度略有减小。单边形变量 0.8mm 的工艺最佳，表面硬度提高 34%。形变热处理后，Q+R+A 工艺最佳，表面硬度提高 20%以上。冷热循环处理后，材料整体硬度提高约 5Mpa，Q+R+A+TCC 硬化效果最佳，在距表面 3mm 内硬度都得到稳定提高。
（3）形变热处理工艺能够使 2024 铝合金棒材的摩擦系数减小，磨损率降低，耐磨性提高。其中以 Q+R+A 工艺对耐磨性的提高最有效，在 200g 载荷下，与原始态的摩擦系数 0.541 相比，经过 Q+R+A 工艺处理后的摩擦系数为 0.378，并且磨损率在不同载荷下均处于较低水平。
参考文献
[1] Ashutosh Sharma, Sanjeev Das. Study of age hardening behavior of Al-4.5wtCu/zircons and Composite in different quenching media-A comparative Study. Material Design, 2009, 202(30): 3900-390
[2] WarrenA.5., Developments and Challenges for Aluminum-A Boeing Perspective, the 9th-international conference on aluminum alloys, 2004, Australia.
[3] 朱宝宏. 2139 铝合金热处理工艺及组织性能研究[D]。北京有色金属研究总院博士学位论文, 2011
[4] 潘志军,黎文献等.高强铝合金研究现状与展望[J] .铝加工,2000 24(4) :39-41
[5] 刘静安, 谢水生. 铝合金材料的应用与技术开发[M]. 北京:冶金工业出版社,2002
[6] 徐崇义，李念奎.2×××系铝合金强韧化的研究与发展. 《轻合金加工技术》 2005 (18):13-17
[7] 王祝堂, 田荣璋. 铝合金及其加工手册[M]. 长沙:中南工业大学出版社,1989
[8] 刘成,罗兵辉. 2024 铝合金的均匀化热处理研究.铝加工,2010( 4 ):8-14
[9] 刘晓涛,董杰,崔建忠. 高强铝合金均匀化热处理.中国有色金属学报, 2003(08):909-913
[10] S.C.Wang, M.J.Starink, Review of precipitation in Al-Cu-Mg-(Li) alloys[J], Int. Mater Rev,2005,50:193-215
[11] Mukhopadhyay A K, Rama R V. Characterization of S(Al2CuMg) phase particles present in as-cast and annealed Al-Cu-Mg(-Li)-Ag alloys. Materials Science and Engineering A,1999,268:8-14
[12] Charles K.S. Moy, Matthias Weissd, Junhai Xia, ect. Influence of heat treatment on the microstructure, texture and formability of 2024 aluminum alloy. Materials Science and Engineering A 552 (2012) 48– 60
[13] O. Beffort, C. Solenthaler, M.O. Speidel. Improvement of strength and fracture toughness of a spray-deposited Al-Cu-Mg-Ag-Mn-Ti-Zr alloy by optimized heat treatments and thermomechanical treatments. Materials Science and Engineering Al 91 (1995) 113-l 20
[14] 杨平.电子背散射衍射技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社，2007.
一、选题简介、意义
本实验的研究目的是试图了解2024 铝合金微观组织结构、热处理工艺和材料综合性能之间的关系，为生产、制备更加理想的高性能铝合金提供理论依据和技术支持，以利于优化热处理工艺，提高加工效率，节约能源。 本文对 2024 铝合金棒材进行形变热处理研究，探讨形变热处理工艺是否能提高表面形变处理后材料的横向尺寸稳定性能。表面形变强化处理会使材料内部宏观残余应力水平提高，大大降低材料的横向尺寸稳定性能。
二、课题综述
第一，先去图书馆查阅了与2024合金性能有关相关书籍，也包括其他一些合金，了解其性能特点。明白它的形变热处理工艺要求。
第二，根据从图书馆查阅的资料，做相关的试验。
通过把图书馆查阅的资料和做相关的试验这些数据进行整理、分析，最后得出实验的最佳方法：
1. 选择分析用的材料。
2. 试验过程中材料的选择和比较对材料性能比较。
3. 做好工艺流程图，对每个环节做好充足的准备。
4. 对试验结果进行记录，分析和总结
最后总结，上述过程，具了解体2024铝合金形变热处理试验分析。
目 录
第一章 绪论 ------------------------------------------------------------------------- 9
1.1引言 ---------------------------------------------------------------------------- 9
1.2 铝合金的发展及研究现状 ------------------------------------------------ 9
1.3 2xxx铝合金热处理工艺研究 -------------------------------------------- 15
1.4 变形铝合金的分类及应用 ----------------------------------------------- 18
1.5 热处理工艺的主要作用 -------------------------------------------------- 18
1.5.1 热处理工序在零件制造工艺流程中的位置 ------------------------ 19
1.5.2不同材料的热处理方式 ------------------------------------------------- 19
1.5.3热处理质量检验的特点 ------------------------------------------------- 20
1.5.4热处理工艺实施过程的坏境特点 ------------------------------------- 20
1.5.5 热处理工艺性及其影响因素 ------------------------------------------ 20
1.6 本论文研究的意义和内容 ----------------------------------------------- 20
第二章 实验材料及方法 --------------------------------------------------------- 22
2.1 实验材料 -------------------------------------------------------------------- 22
2.2 形变热处理工艺规程 ----------------------------------------------------- 22
2.3 试验方法 -------------------------------------------------------------------- 25
2.3.1 显微组织观察 ------------------------------------------------------------ 25
2.3.2 电子背散射衍射分析 -------------------------------------------------- 26
2.3.3 圆环开口尺寸测试 ----------------------------------------------------- 26
2.3.4 维式硬度测试 ---------------------------------------------------------- 29
第三章 实验结果与分析 -------------------------------------------------------- 30
3.1 引言 ------------------------------------------------------------------------ 30
3.2 铝合金实验结果 ----------------------------------------------------------- 30
3.2.1 形变量不同对晶粒取向的影响 ------------------------------------- 30
3.3 形变量不同对2024铝合金硬度的影 ----------------------------------- 32
3.3.1 形变量不同对表面硬化层深度的影响 ------------------------------ 32
3.3.2 变形量不同对硬度的影响 --------------------------------------------- 33
3.4 形变对 2024 铝合金尺寸稳定性的影响-------------------------------- 34
本章小结 --------------------------------------------------------------------------- 35
结论 -------------------------------------------------------------------------------- 37
参考文献---------------------------------------------------------------------------- 38
致谢 --------------------------------------------------------------------------------- 39
结论
本文针对 2024 铝合金轴承滚道强化的工艺需求，采用形变工艺与热处理相结合的方法，设计了 12 种形变热处理工艺，系统研究了 2024 铝合金形变热处理影响，得出以下结论：
（1）原始态 2024 铝合金挤压成型棒材的晶粒沿挤压方向拉长，呈纤维态。棒材具有明显的择优取向。
（2）滚压工艺单边形变量 0.3-1mm 能使材料表面产生 0.9-1.2mm 深的表面硬化层，随着形变量增加，表面硬化层的深度略有减小。单边形变量 0.8mm 的工艺最佳，表面硬度提高 34%。形变热处理后，Q+R+A 工艺最佳，表面硬度提高 20%以上。冷热循环处理后，材料整体硬度提高约 5Mpa，Q+R+A+TCC 硬化效果最佳，在距表面 3mm 内硬度都得到稳定提高。
（3）形变热处理工艺能够使 2024 铝合金棒材的摩擦系数减小，磨损率降低，耐磨性提高。其中以 Q+R+A 工艺对耐磨性的提高最有效，在 200g 载荷下，与原始态的摩擦系数 0.541 相比，经过 Q+R+A 工艺处理后的摩擦系数为 0.378，并且磨损率在不同载荷下均处于较低水平。
参考文献
[1] Ashutosh Sharma, Sanjeev Das. Study of age hardening behavior of Al-4.5wtCu/zircons and Composite in different quenching media-A comparative Study. Material Design, 2009, 202(30): 3900-390
[2] WarrenA.5., Developments and Challenges for Aluminum-A Boeing Perspective, the 9th-international conference on aluminum alloys, 2004, Australia.
[3] 朱宝宏. 2139 铝合金热处理工艺及组织性能研究[D]。北京有色金属研究总院博士学位论文, 2011
[4] 潘志军,黎文献等.高强铝合金研究现状与展望[J] .铝加工,2000 24(4) :39-41
[5] 刘静安, 谢水生. 铝合金材料的应用与技术开发[M]. 北京:冶金工业出版社,2002
[6] 徐崇义，李念奎.2×××系铝合金强韧化的研究与发展. 《轻合金加工技术》 2005 (18):13-17
[7] 王祝堂, 田荣璋. 铝合金及其加工手册[M]. 长沙:中南工业大学出版社,1989
[8] 刘成,罗兵辉. 2024 铝合金的均匀化热处理研究.铝加工,2010( 4 ):8-14
[9] 刘晓涛,董杰,崔建忠. 高强铝合金均匀化热处理.中国有色金属学报, 2003(08):909-913
[10] S.C.Wang, M.J.Starink, Review of precipitation in Al-Cu-Mg-(Li) alloys[J], Int. Mater Rev,2005,50:193-215
[11] Mukhopadhyay A K, Rama R V. Characterization of S(Al2CuMg) phase particles present in as-cast and annealed Al-Cu-Mg(-Li)-Ag alloys. Materials Science and Engineering A,1999,268:8-14
[12] Charles K.S. Moy, Matthias Weissd, Junhai Xia, ect. Influence of heat treatment on the microstructure, texture and formability of 2024 aluminum alloy. Materials Science and Engineering A 552 (2012) 48– 60
[13] O. Beffort, C. Solenthaler, M.O. Speidel. Improvement of strength and fracture toughness of a spray-deposited Al-Cu-Mg-Ag-Mn-Ti-Zr alloy by optimized heat treatments and thermomechanical treatments. Materials Science and Engineering Al 91 (1995) 113-l 20
[14] 杨平.电子背散射衍射技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社，2007.