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喷射成形技术是制备高性能铝合金材料的先进方法之一,但喷射成形材料中一般含有少量孔隙,通常需经过热变形致密化处理后才能作为结构材料使用。直接将喷射成形材料热轧致密化,通过一种工艺同时完成材料的致密化和成形,可缩短工艺流程。本文以高强、高韧的2124铝合金为研究对象,主要采用金相、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、能谱分析、密度测量、硬度分析、拉伸实验等测试手段,对喷射成形2124铝合金的沉积态、热轧态、热处理态进行了显微组织和力学性能研究,总结了喷射成形铝合金的热轧致密化规律以及从喷射成形制坯到热轧致密化到热处理整个工艺过程中合金的显微组织和力学性能演变规律,获得了喷射成形热轧2124铝合金的最佳热轧工艺和热处理工艺。主要研究结果如下:(1)采用喷射成形技术制备2124铝合金锭坯,沉积坯的晶粒为细小的等轴晶,晶粒尺寸在20~30μm之间,一次析出相细小、均匀,在晶界处没有粗大的第二相聚集区,组织均匀。喷射成形坯组织主要由α(Al)、CuAl2以及少量的Al2CuMg组成。但是,沉积坯的致密度只有90.6%,存在着较多的孔洞。(2)喷射成形2124铝合金最佳的热轧温度为450℃,合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率随热轧变形量的增大而升高。沉积态合金在450℃经80%变形量热轧后,材料达到全致密,析出了大量的第二相粒子(Al2CuMg),这些析出相细小均匀地分布于基体中,是主要的强化相。经该工艺热轧后合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为389MPa、305MPa和14.1%。沿着沉积坯径向取样进行轧制后材料的拉伸性能明显高于沿沉积坯高向取样轧制后的拉伸性能。(3)喷射成形多孔材料的热轧过程主要分为两个阶段:致密化阶段和塑性变形阶段。材料的致密化阶段主要发生在ε<50%的轧制过程,在轧制压力的作用下材料中大尺寸的孔洞被拉长、压扁、坍塌成小孔洞或弥合,在这一阶段,材料密度迅速提高,而塑性变形比较小。当ε=50%左右时,材料中的孔洞已经基本闭合。随着ε继续增大,材料主要发生塑性变形,强度不断提高。(4)沉积坯在挤压温度450℃,挤压比为17进行挤压后,材料中的疏松和孔洞消除。再进行热轧变形,由于材料已完成致密化,单道次变形量可以提高到20%,累积变形量达到75%,制备出的板带材表面质量非常好,没有任何的表面开裂现象。(5)喷射成形热轧2124铝合金的最佳热处理工艺为495℃固溶45min后水淬,再在190℃时效保温9h。经该工艺热处理后合金的抗拉强度为504MPa,屈服强度为448MPa,断后伸长率为11.3%,显示出较高的强度和良好的塑性。经相同的热轧和T6热处理后,喷射成形2124铝合金比铸造2124铝合金抗拉强度和屈服强度分别提高18.6%和15.2%,两者均具有较好的塑性,断裂方式均为微孔聚集型的韧性断裂。