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第1章 高强铝合金的发展 1

1.1 第一代高静强度铝合金 2

1.2 第二、三、四代铝合金 3

1.2.1 第二代高强、耐蚀铝合金 3

1.2.2 第三代高强、高韧、耐热、低密度铝合金 3

1.2.3 第四代高强、高韧、耐蚀、耐损伤铝合金 4

1.3 第五代高综合性能铝合金 4

1.3.1 概述 4

1.3.2 铝-锌系铝合金 6

1.3.3 铝-铜系铝合金 7

1.3.4 铝-锂系铝合金 8

1.4 我国高强铝合金材料的发展 8

参考文献 9

第2章 高强铝合金的时效析出微结构 15

2.1 时效析出的热力学原理 15

2.1.1 析出相形核 16

2.1.2 析出相长大 17

2.2 铝-铜系合金的时效微结构 19

2.3 铝-锌系合金的时效微结构 25

2.4 高强铝合金时效微结构的调控方法与原理 27

2.4.1 基本方法与原理 27

2.4.2 回归再时效 30

2.4.3 断续时效 31

2.4.4 微合金化 34

参考文献 38

第3章 高强铝合金组织与性能的关系 46

3.1 高强铝合金的组织及其作用机理 46

3.1.1 基体沉淀相 47

3.1.2 晶界析出相及无沉淀析出带 47

3.1.3 弥散粒子的作用 48

3.1.4 粗大金属间化合物的作用 49

3.1.5 晶粒组织和织构 50

3.2 强度及其组织相关性 51

3.2.1 强化机理 51

3.2.2 强度与组织相关性的定量表征 54

3.3 断裂韧性及其组织相关性 55

3.3.1 高强铝合金的基本断裂方式 56

3.3.2 断裂韧性与组织相关性的定量表征 57

3.4 疲劳性能及其组织相关性 59

3.4.1 疲劳裂纹萌生 61

3.4.2 疲劳裂纹扩展 63

3.5 蠕变性能及其组织相关性 65

3.5.1 蠕变第一阶段特征 65

3.5.2 蠕变第二阶段特征 66

3.6 腐蚀性能及其组织相关性 67

3.6.1 电化学腐蚀 67

3.6.2 点蚀 69

3.6.3 晶间腐蚀 71

3.6.4 应力腐蚀 73

3.6.5 剥落腐蚀 78

参考文献 81

第4章 高强铝合金材料制备加工技术基础 93

4.1 高强铝合金材料的淬火敏感性与残余应力 94

4.1.1 高强铝合金淬火敏感性的评价方法 95

4.1.2 高强铝合金淬火敏感性的影响因素 99

4.1.3 残余应力及其测算方法 107

4.2 高合金化大铸锭的熔炼与铸造 114

4.2.1 熔体在线净化 114

4.2.2 多场调控铸锭 116

4.3 铸锭均匀化 118

4.3.1 均匀化对高强铝合金组织和性能的影响 119

4.3.2 多级均匀化的作用机理 119

4.4 板材的轧辊错位轧制 120

4.4.1 轧辊错位异步轧制 121

4.4.2 非对称轧制板材的宏／微观特征 122

4.5 高强铝合金材料的固溶处理 125

4.5.1 固溶对高强铝合金微观组织和织构的影响 125

4.5.2 逐级升温固溶对性能的影响 130

4.6 高强铝合金厚截面材料的淬火 131

4.6.1 辊底炉淬火 132

4.6.2 淬火工艺数值模拟的原理和方法 133

4.6.3 铝合金厚板的淬火残余应力 138

4.7 铝合金厚板的预拉伸 141

4.7.1 板材预拉伸的变形特点 141

4.7.2 预拉伸消减内应力 143

4.7.3 预拉伸对高强铝合金材料组织与性能的影响 144

4.8 高强铝合金厚截面材料的时效 146

4.8.1 内态变量理论 147

4.8.2 等动力学假设 148

4.8.3 LSW理论及其等动力学处理 149

4.9 材料／构件的成形／成性一体化制备加工 150

4.10 高强铝合金的热处理状态代号 151

4.10.1 T类细分状态代号 151

4.10.2 消除应力状态表示法 152

4.10.3 常见铝合金热处理状态代号举例 153

参考文献 156

第5章 7050铝合金厚板的非均匀性及调控 168

5.1 7050铝合金厚板组织性能的非均匀性 168

5.1.1 多相组织 168

5.1.2 强度与韧性 172

5.1.3 厚向非均匀性 173

5.1.4 各向异性 174

5.2 铸锭多级均匀化 177

5.2.1 均匀化过程合金组织结构的演变规律 178

5.2.2 均匀化对A13 Zr粒子析出的影响 179

5.2.3 均匀化对性能的影响 180

5.3 热轧工艺 181

5.3.1 热轧温度对固溶后再结晶分数的影响 182

5.3.2 热轧变形量对组织和性能的影响 183

5.3.3 轧制速率对组织和淬火敏感性的影响 185

5.4 逐级固溶 190

5.4.1 固溶工艺对多相组织的影响 191

5.4.2 固溶工艺对强度与韧性的影响 196

参考文献 198

第6章 7055铝合金厚板的非均匀性及调控 200

6.1 7055铝合金厚板回归再时效组织性能的非均匀性 200

6.1.1 析出微结构分布特性 201

6.1.2 力学性能与电导率 202

6.1.3 组织性能非均匀性形成的机理 203

6.2 微量元素Zr对组织和性能的影响 205

6.2.1 微观组织 205

6.2.2 拉伸力学性能 207

6.2.3 拉伸断裂行为 208

6.2.4 晶间腐蚀性能 211

6.3 晶界析出相的回归动力学行为 213

6.3.1 晶界相非等温回归模型的建立 214

6.3.2 晶界相的预测结果及其准确性 217

6.3.3 以晶界相表征回归程度的简单性和合理性讨论 219

6.3.4 非等温回归模型的意义 221

6.4 “积分时效”对综合性能及其非均匀性的调控 222

6.4.1 研究材料及方法 222

6.4.2 升温温度场的回归效应与非等温回归时间的关系 223

6.4.3 降温温度场的回归效应与非等温回归时间的关系 225

6.4.4 升温、降温温度场的优化匹配 226

6.4.5 “积分时效”对组织和性能及其高向均匀性的影响 227

参考文献 230

第7章 7085铝合金厚板的非均匀性及调控 232

7.1 合金成分对7085铝合金淬火敏感性影响 232

7.1.1 力学性能淬火敏感性 233

7.1.2 剥落腐蚀淬火敏感性 240

7.2 热处理对厚板组织与性能均匀性的影响 244

7.2.1 厚板试样的组织与力学性能 245

7.2.2 厚板试样的剥落腐蚀性能 259

参考文献 267

第8章 2A19铝合金材料组织与性能的调控 269

8.1 2A19铝合金的高温预析出固溶处理 270

8.1.1 高温预析出固溶处理原理与方法 270

8.1.2 T6态合金组织与性能 274

8.1.3 T8态合金组织与性能 276

8.2 淬火冷却速率 279

8.2.1 微观组织 279

8.2.2 力学性能、硬度及电导率 284

8.2.3 腐蚀性能 284

8.3 预变形 289

8.3.1 微观组织 289

8.3.2 时效硬化行为 296

8.3.3 拉伸力学性能 301

8.4 断续时效 303

8.4.1 断续时效工艺对组织与力学性能的影响 303

8.4.2 合金中原子团簇的特性 307

8.4.3 断续时效过程中原子团簇的形成与作用机理 316

参考文献 319

第9章 高强铝合金材料的蠕变时效成形 323

9.1 高强铝合金蠕变时效的基本规律 323

9.1.1 铝合金单级蠕变时效宏／微观特征 324

9.1.2 铝合金双级蠕变时效宏／微观特征 326

9.2 铝合金蠕变时效的应力位向效应 329

9.2.1 应力位向效应的特征 329

9.2.2 坯料预处理对应力位向效应的影响 330

9.3 铝合金蠕变时效形／性演化本构关系 332

9.3.1 单级蠕变时效本构模型 332

9.3.2 双级蠕变时效本构模型 336

9.3.3 模型的验证与应用 339

9.4 高强铝合金壁板的蠕变时效成形实例 344

9.4.1 构件形／性要求 344

9.4.2 模拟件CAF试验 345

9.4.3 构件CAF仿真 347

9.4.4 构件的CAF工艺实例 352

参考文献 354