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摘 要

关键词：铝合金；挤压；轧制；固溶处理；时效处理；均质化；阳极氧化

Investigation on Microstructure and Mechanical Properties of Al-Zn-Mg Alloys for shell of mobile electronic products

12012305 Zijun Qin

Supervised by Feng Xue

ABSTRACT：Aluminum and aluminum alloy has many excellent properties, widely applied to each field in life.This article summarizes the classification, application and research status of different aluminum alloys. At present,there are many kinds of materials using in the shell of mobile electronic products. However, because of its excellent strength, thermal conductivity and surface quality,more than 60% of people prefer to use the metal shell according to surveys. The aluminum alloy using in mobile electronic product shell is mainly 6xxx series aluminum alloy, but such aluminum alloy has low strength,low hardness ,outer shell susceptible to scratches by hard materials and other defects.According to the current research in various brands of mobile electronic products shell material, choose Al-Zn-Mg alloy of 7xxx series aluminum alloys as the research object,analyzed by multiple analysis and testing tools ,such as optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), hardness test and tensile test at room temperature.This topic studies how different effects treatments,like solution treatment, aging treatment, homogenization and rolling processing make on the microstructure and mechanical properties of Al-Zn-Mg alloy.And explore the action of anodized surface morphology to Al-Zn-Mg alloys.

Key words:Aluminum Alloy,Extrusion,Rolling,Solution Treatment,Aging,Homogenization,Anodizing

目录

第一章 绪论 6

1.1 铝合金概述及应用 6

1.1.1 铝及其合金概述 6

1.1.2 铝合金的应用 6

1.2 Al-Zn-Mg系铝合金 7

1.2.1 Al-Zn-Mg系铝合金概述 7

1.2.2 Al-Zn-Mg系铝合金的应用 8

1.2.3 Al-Zn-Mg系铝合金的研究现状 8

1.3 移动电子产品壳体 10

1.3.1 移动电子产品壳体材料的性能要求 10

1.3.2 移动电子产品壳体材料的研究进展 10

1.4 本论文研究目的及研究内容 12

1.4.1 本课题的研究目的 12

1.4.2 本课题的研究内容 12

第二章 实验设备和实验方法 13

2.1 工艺路线 13

2.2 合金的成分设计 13

2.3 材料加工工艺 14

2.3.1 DC铸棒 14

2.3.2 均质处理 14

2.3.3挤压 14

2.3.4 轧制加工 15

2.3.5 热处理 15

2.4 试样制备 15

2.5 室温力学性能测试 15

2.5.1 硬度测试 16

2.5.2 室温拉伸性能测试 16

2.6 合金成分、组织和相分析 16

2.6.1 金相显微分析 17

2.6.2 晶粒取向分析 17

2.6.3 X射线衍射分析 17

第三章 合金铸棒及挤压坯显微组织研究 18

3.1 铸态合金光学显微镜组织与相分析 18

3.1.1 铸态合金光学显微组织 18

3.1.2 铸态合金相组成 19

3.2 均质态合金光学显微组织与相分析 19

3.2.1 均质态合金光学显微组织 20

3.2.2 均质态合金相组成 20

3.3 挤压态铝合金的显微组织分析 21

3.3.1 挤压态铝合金的光学显微组织 22

3.4 本章小结 29

第四章 热处理工艺对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 30

4.1 固溶处理对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 30

4.1.1 固溶温度对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 30

4.1.2 固溶时间对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 32

4.2 时效处理对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 33

4.2.1 时效温度对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 33

4.2.2 时效时间对Al-Zn-Mg系合金显微组织及力学性能的影响 37

4.3 不同变形量对材料显微组织及力学性能的影响 39

4.3.1 不同变形量轧制后的光学显微组织 39

4.3.2 不同再结晶时间对铝合金显微组织的影响 40

4.4 阳极氧化验证 44

4.4.1 阳极氧化的概述 44

4.4.2 阳极氧化的结果 45

4.5 本章小结 46

第五章 主要结论 48

致谢 49

参考文献 51

第一章 绪论

1.1 铝合金概述及应用

1.1.1 铝及其合金概述

根据资料显示，地壳中铝含量为7.5%，是含量最丰富的金属元素，也是世界上用量仅次于钢铁的第二大金属材料^[5]。因为铝及铝合金具有很多优良的性能，所以在生活中的各个领域都有广泛应用。在工业上，铝合金是应用最广泛的一类有色金属结构材料，尤其是在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中^[2~6]。随着工业经济的飞速发展，对铝合金的要求日益提高，对铝合金的研究也逐渐深入。

按照成形工艺，铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金，这两类铝合金在成分、组织和性能上存在很大的差别^[5]。铸造铝合金在合金熔炼后可直接浇注成型，但无法避免地会产生成分偏析、耐腐蚀性能差、塑性低等缺点^[2]。而变形铝合金则是通过冲压、弯曲、轧制、挤压等工艺使组织、形状发生变化的铝合金，晶粒组织小、偏析和缺陷少，而且具有更高的强度、更好的塑性和韧性，综合性能优良，适合于制作大型结构件，满足构件结构多样化的要求^[2]。在变形铝合金中，根据材料中含铝量多少把铝合金分为1-9系。其中，1xxx系（纯铝）、3xxx系（Al-Mn合金）、4xxx系（Al-Si合金）、5xxx系（Al-Mg合金）等为不可热处理强化变形铝合金，2xxx系（Al-Cu合金）、6xxx系（Al-Mg-Si合金）和7xxx系（Al-Zn-Mg合金）为可热处理强化变形铝合金^[7]，可以通过合适的固溶时效处理大幅提高材料的力学性能。

1.1.2 铝合金的应用

铝合金具有密度低、比强度、比刚度高、耐腐蚀、耐低温、易成形、可焊接、导电导热性良好、无磁、无毒、可进行各种表面处理等特点，所以用铝合金加工的新材料在现代化交通运输、绿色建筑、能源动力、电子电器、化学化工、机电轻工、家电文体等方面获得了广泛的应用^[4~7]。

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