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材料与能源工程学院基于搅拌摩擦加工构筑高性能7055铝合金研究发表在知名期刊《Journal of Materials Research and Technology》

发布时间:2025年01月08日 10:34 点击数:

我院龙绍檑博士在国际期刊Journal of Materials Research and Technology(SCI检索JCR1区,影响因子IF=6.4) 上发表题为《Effects of stirring friction on the microstructure, texture and mechanical properties of 7055 aluminum alloy》研究论文,并被Web of Science数据库检索。

超高强铝合金一般指屈服强度在500MPa以上的铝合金,目前已发展成为世界各国军、民用飞机的主要结构材料,在很多领域替代了昂贵的钛合金,成为不可缺少的重要轻质结构材料。随着现代航空航天领域、核工业、交通运输业的持续发展,对结构件的综合性能提出了更高的要求,而集质轻、高强、高韧、高断裂韧性、高耐腐蚀性于一身的新一代超高强铝合金无疑成为了首选。7055铝合金是美国 Alcoa 公司在 7150合金的基础上,通过提高Zn/Mg比值、进一步降低FeSiMn 等杂质含量,成功开发了一种新型超高强铝合金,是变形铝合金中强度最高的合金,广泛应用于航空航天及军工等领域。然而,因其 Zn 含量高,其存在铸锭热裂倾向大、宏观偏析严重等,严重影响到铸锭的成材率和材料的腐蚀、疲劳等性能,给材料的制备、加工、热处理带来了一系列问题。

本研究采用搅拌摩擦加工对7055铝合金微观结构进行调控,经搅拌摩擦加工后,铝合金由不均匀的带状晶粒变成均匀而细小的等轴晶,晶粒尺寸从14μm细化到了0.71μm。因搅拌摩擦加工热输入引起的再结晶和高温软化的共同作用,大角度界面和织构强度均呈先增后降的趋势,就织构而言,搅拌摩擦加工后的铝合金总织构强度和体积分数显著降低,且 (RtG) 织构({110} <110>)A织构({110} <111>)E织构({110} <111>)F织构({111} <112>)明显减少或消失,而Brass (B) 织构{110} <112>增加。搅拌摩擦加工铝合金屈服强度随着热输入(w/v) 的递增而降低,其主要取决于织构强化效应的弱化,但因晶界滑移引起的几何必须位错(GND)的增加,导致材料的形变硬化能力和塑性均得到显著提升。此外,利用Schmid定律计算了织构对铝合金塑性的影响,发现A织构、E织构及Cu织构的等效滑移系数(ESF)和最大施密特因子()均等于0S织构的ESF均较小,不利于材料的塑性变形,而ESF分别为80.41Cube织构({001} <100>)较多的1000×70的试样,获得较好的塑性。研究为高性能铝合金的加工、设计提供指导。


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