淬火介质对7050铝合金末端淬特性的影响

采用室温水和浓度为20%的PAG水溶液(聚烷撑二醇聚合物)作为淬火介质进行Jominy末端淬火实验,用于评价7050铝合金淬透性;监测合金固溶和淬火过程中的升温速率和冷却速率,测定距淬火端不同距离的合金的淬火态电导率和时效态硬度,观察室温水淬火试样不同位置晶内淬火析出相.结果表明:采用室温水和20%PAG进行末端淬火时,合金的淬透深度分别约为65和40mm;采用PAG淬火可使合金温度快速通过淬火敏感区间,同时在淬火敏感区间外降低合金的冷却速率,使试样淬火端和中间部位合金的温度差减小.随着距淬火端距离的增加,淬火诱发析出的η平衡相的尺寸和体积分数增加,无析出区宽化.     

轧制变形速率对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射以及硬度测试研究轧制变形速率对7050铝合金微观组织演变的影响,分析轧制变形速率影响合金淬火敏感性的微观机理。结果表明:变形速率较小时(5 s?1和8 s?1),合金再结晶分数低,试样中存在大量的亚组织结构,亚晶粒的尺寸较小,晶界较难分辨,为小角度晶界,固溶慢速淬火的试样中少量η平衡相在亚晶界上形核析出;随着变形速率的增加,亚晶长大,晶界平直逐渐向大角度晶界转变,η平衡相在晶界上析出增加,在亚晶内部亦有明显析出;当变形速率升高至15 s?1时,固溶后试样的再结晶百分数明显增加,在大角度晶界处以及再结晶晶粒内出现大量非均匀形核析出,同时,在亚晶区域观察到较多析出,与微观组织演变对应,合金时效态硬度性能测试结果表明:随着轧制变形速率增加,慢速淬火的试样力学性能损失变大,合金淬火敏感性增加。     

7055铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火的方法研究7055铝合金厚板的淬透性,采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明:该合金板材的淬透深度可达45 mm,使其淬透的冷却速率需大于230℃/min;随着冷却速率的减小,淬火过程析出平衡相的数量和尺寸增加,时效后析出的η′沉淀强化相的数量减少,晶界无沉淀析出带宽度增加;在所研究的冷却速率范围内,时效后铝合金板材的硬度、晶界无沉淀析出带宽度与冷却速率的对数均呈线性关系。     

7B50铝合金淬透性及其临界平均冷却速率的研究

本研究通过7B50合金改进型Jominy样品表面喷水淬火实验,在获得实测冷却曲线、不同时效状态合金的电导率和硬度的基础上,结合自然时效状态合金的微观组织,对7B50合金的淬透性及其临界平均冷却速率展开研究。结果表明:7B50合金自然时效50 d的淬透深度为70 mm,对应淬火敏感温度区间(420～230℃)内的平均冷却速率为1.55℃×s~(-1);先自然时效50 d再人工峰时效合金的淬透深度减至60 mm,对应的平均冷却速率为1.95℃×s~(-1);与自然时效状态相比,先自然时效再人工峰时效处理后合金的淬透性变差,淬火敏感性增加。表面喷水淬火时,非均匀析出相首先在晶界/亚晶界上析出,然后在基体内的Al_3Zr粒子上析出;晶界/亚晶界上观察到析出相,出现在距淬火表面仅3mm处,对应淬火敏感温度区间内的平均冷却速率高达981℃×s~(-1);基体内零星析出尺寸较小的非均匀析出相,出现在距淬火表面10mm处,对应的平均冷却速率为37.75℃×s~(-1)。喷水淬火后,距淬火表面25 mm处的性能与淬火表面处相比变化不大,该位置对应的平均冷却速率为9.34℃×s~(-1),远小于淬火表面处,控制7B50合金厚板的喷水淬火过程,使厚板内部的平均冷却速率接近但不低于9.34℃×s~(-1),厚板淬火-时效后将获得较好的性能。     

铸态Al-7Si-0．3Mg合金的连续冷却析出图

采用冷却速率为0．01～3K／s的差示扫描量热法（DSC）和冷却速率更高的淬火膨胀法研究铸态Al-7Si-0．3Mg合金淬火的析出行为。在合金冷却的过程中发生了两种析出反应,高温反应开始于淬火起始温度540℃,低温反应始于400℃左右。3K／s的淬火冷却速率已经显著抑制淬火过程中相的析出。合金T6态的硬度随着淬火速率的增快而增加,这是由合金过饱和固溶度增加而导致的。通过膨胀实验和硬度实验的结果可以估计临界冷却速率大约为60K／s。通过光学显微镜观察淬火态的铸态Al-7Si-0．3Mg合金的显微组织。结果表明：根据淬火冷却速率的不同合金的显微组织由铝一硅共晶组织、铝固溶体枝晶及枝晶间的析出相组成。     

铜元素含量对超高强铝合金力学性能淬火敏感性的影响

采用浸入式末端淬火的方法,结合硬度、电导率测试和相图、连续冷却转变曲线计算,通过电子背散射衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等微观组织表征方法,研究铜元素含量对超高强AlZn-Mg-Cu合金力学性能淬火敏感性的影响。结果表明：淬火速率从400℃/s降低至70℃/s时,铜含量几乎不影响合金的淬火敏感性;淬火速率从70℃/s降低至4℃/s时,随着铜含量增加,析出驱动力增大,淬火析出相的种类和数量增多、尺寸增大,消耗的相对溶质原子数量增多,合金的淬火敏感性也随之提高;根据晶界及晶内淬火析出相的面积分数差异,发现晶内淬火析出相的数量差异是造成不同合金淬火敏感性差异的主要因素。     

淬火速率对含Sc(Zr)高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响

通过末端淬火实验(JEQ)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究一种热挤压Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr棒材的淬火敏感性。结果表明:随着距离淬火端越远,冷却速率从1800℃/min下降至111℃/min,合金硬度从150 HB下降至133 HB,抗拉强度从430 MPa下降至375 MPa。当冷却速率为131.2℃/min时,合金的硬度为135 HB,合金淬透深度约为93mm。随着冷却速率的降低,端淬时远离淬火端位置,平衡η相先后在晶界、晶内处析出、长大、粗化;时效后,析出的η′强化相的数量减小;时效后,合金内出现无沉淀析出带(PFZ),晶界的PFZ变宽,宽化至160 nm。     

冷却速率对7050铝合金淬火析出行为的影响

基于末端淬火的高通量实验,结合扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)研究了7050铝合金的淬火析出行为。结果表明：随着冷却速率的降低,电导率增加,淬火析出相的种类和形核位置均增加。有利形核析出的位置顺序为大角度晶界、小角度晶界(亚晶界)、再结晶晶内(Al₃Zr粒子)、位错和亚晶内(Al₃Zr粒子)。淬火析出相的析出顺序为η相、S相、T相和Y相。随冷却速率的降低,η相依次在大角度晶界、小角度晶界、再结晶晶内(Al₃Zr粒子)和部分亚晶内析出;当冷却速率低于630℃/min时,S相在亚晶(界)析出,T相在再结晶晶内(Al₃Zr粒子)和高位错密度的亚晶(界)处析出;当冷却速率低于164℃/min时,Y相在亚晶的位错处析出,η相和T相也在亚晶内析出。     

热变形温度和淬火速率对7085铝合金组织和性能的影响

采用力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜,研究热变形温度和淬火速率对7085铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着热变形温度降低,再结晶体积分数显著增加,合金的力学性能先提高后降低;随着淬火速率的降低,晶界析出相粗化,晶界无沉淀析出带宽化,合金的力学性能降低。合金热变形温度越低,其淬火敏感性越高,这是由于在缓慢冷却的过程中,再结晶引起的大角度晶界和非共格的Al3Zr粒子成为MgZn2相的有利形核位置,降低合金的时效强化效应。     

微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、差热分析、能谱仪和透射电镜研究微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响。结果表明:在7085铝合金中添加Sc会提高该合金的淬火敏感性。添加Sc后,会在基体中形成弥散分布的Al3(Sc,Zr)粒子,该粒子能够稳定亚晶,强烈抑制再结晶,增加晶界数量;在淬火过程中,随着冷却速度的降低,粗大的平衡η相以Al3(Sc,Zr)粒子为异质形核核心析出,同时也在亚晶界上大量析出长大;η相的析出,降低了基体固溶体的过饱和度,提高了合金的淬火敏感性。     

热加工工艺对引线框架用C194RE铜合金性能的影响

采用微合金化及热机械处理的方法研制了新型的引线框架用Cu-Fe-Zn-P-Mg-Cr-RE（C194RE）铜合金.优化了该合金板材的热加工工艺,获得了优良的合金性能.采用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验及硬度测试等研究了合金在不同加工工艺下的显微组织及性能.结果表明：在其它实验条件一致的情况下,热轧后经在线淬火的合金的各项性能均高于热轧后自然冷却的合金的性能.热轧后经在线淬火的合金的抗拉强度可达560 MPa,伸长率达到8.2%.硬度达175HV,电导率为73%IACS.热轧后经自然冷却的合金经热机械处理后,析出相粒子较大,分布也不均匀;而经在线淬火的合金的析出相粒子细小,尺寸为5～20nm,弥散地分布于基体中,析出强化效果显著,并且合金的电导率也较高.     

高强高导电CuCrZr合金时效过程中析出相的演化规律

对固溶态CuCrZr合金经不同温度时效后的析出相进行显微观察,并对其电导率进行了测试。结果表明:450 ℃时效30 min的析出相为5 nm以下的单质Cr相,并且与基体呈cube-on-cube取向关系。450 ℃峰值时效120 min时析出相为CrCu₂Zr相和Cr相,尺寸为10nm左右,且与基体共格;600 ℃和800 ℃过时效30 min后析出相主要演变为球状的Cr相和棒状的Cu₄Zr相。在600 ℃时效处理后部分棒状析出相已显著长大至50 μm左右,而800 ℃时效处理后几乎看不到细小的析出相,其中棒状Cu₄Zr析出相长大至200 μm以上,球状纯Cr析出相也接近50 μm。CuCrZr合金在450 ℃时效时导电率随时效时间的延长不断增高,在120 min后达到最大值且几乎不再变化。根据析出相转化率与导电率的线性关系,建立了合金在400、450、500和600 ℃下的析出动力学方程。     

Influence of Fe addition on microstructure and properties of Cu-Ag composite

We investigated the effects of Fe content on microstructure and properties in as-cast and as-drawn Cu-(5.1-x) vol%Ag-x vol%Fe alloys. In microscale, increasing Fe content first refined and then coarsened Cu dendrites. In nanoscale, the size and length of Ag precipitates in Fe-doped alloys were smaller than the size and length of Ag precipitates in Fe-free alloy, and the γ-Fe precipitates in Cu-2.9 vol%Ag-2.4 vol%Fe alloy were finer than the γ-Fe precipitates in Cu-5.1 vol%Fe alloy. The maximum hardness in as-cast Cu-Ag-Fe alloys was found in the Cu-2.9 vol%Ag-2.4 vol%Fe alloy. With increasing drawing strain, both ultimate tensile strength and hardness of Cu-Ag-Fe composites were increased. Simulation data among the relative volume fractions of Fe, hardness and electrical conductivity showed that, as the relative value approached 40%, the Cu-Ag-Fe composite displayed greater hardness than other samples. As a small amount of Ag was replaced by Fe, the electrical conductivity decreased significantly with a descending slope of approximately 3%IACS (International Annealed Copper Standard) per vol% Fe. As 47 vol%Ag was replaced by Fe, however, the electrical conductivity decreased by 51% and remained almost invariable with further increasing Fe content. After annealing at 450 °C for 4 h, the electrical conductivity of the Cu-2.9 vol%Ag-2.4 vol%Fe composite was elevated up to 68.3%IACS from 38.5%IACS.     

Effect of thermal conductivity and viscosity on cooling performance of liquid quench media

Abstract

In this present work, the effect of the thermophysical properties of quenchants on its cooling performance was investigated. Water, brine solutions, polymer solutions and mineral oils were chosen to have quench media with varying thermophysical properties. Cooling curve analyses were carried out by using standard ISO/DIS 9950 quench probe. Grossmann H quench severity of the quench media was determined from the relation of H and cooling rate. Cooling curve analysis results showed that the change in thermophysical properties of the quench media had significant effect on the cooling history of the quench probe. The viscosity of the quenchant used for immersion quenching is the most important factor that controls the cooling performance of the quenchant compared to thermal conductivity of the quench medium.     

Metal/quenchant interfacial heat flux transients during quenching in conventional quench media and vegetable oils

The determination of quench severity and the quantification of the boundary conditions at the metal/quenchant interface would be of considerable utility to the heat treating community. In the present work, an attempt has been made to determine the quench severity of various quench media, including three vegetable oils, by the Grossmann Hardenability Factor method and by estimation of heat flux transients by inverse modeling of heat conduction in 304 stainless steel quench probes. The heat flux transient technique was found to be more accurate than the Grossmann technique in assessing the severity of quenching. This finding was supported by the hardness data and microstructure obtained with the quenched steel specimens. New heat flux parameters are proposed to assess the severity of quenching. The boundary heat flux transients during end quenching of AISI 1040 steel specimens were also estimated. The estimated heat flux transients could be used for modeling of heat transfer during quenching. An attempt has also been made in the present work to assess the feasibility of three vegetable oils, namely coconut, sunflower, and groundnut oils, as quenching media. Further investigation is required in this direction to explore the suitability of these oils for industrial heat treating applications. This application would have immense environmental and economical benefits.     

不同淬火转移时间处理的7050-T6铝合金剥落腐蚀行为

采用标准的剥落腐蚀浸蚀实验、剥落腐蚀后样品的强度损火测量以及电化学阻抗谱等技术,对固溶后经不同淬火转移时间处理的7050-T6态样品的剥落腐蚀行为进行研究。结果表明,7050-T6铝合金的抗剥落腐蚀性能随着淬火转移时间的延长而减小。背散射电子扫描连同透射电镜观察揭示,影响合金腐蚀性能的最主要因素是晶界的析出相覆盖率和析出相的微观组织,而晶界附近的贫溶质区对其不产生影响或影响较小。通过对合金进行静电势扫描发现,合金的剥落腐蚀敏感性与瞬态电势之间有很好的对应关系,即可以测试瞬态电势变化的数量来表征材料的剥蚀性能。     

6351铝合金的淬火敏感性

采用分级淬火的实验方法,结合合金时效态硬度和淬火态电导率的测试拟合得到6351合金的TTP和TTT曲线,并采用透射电镜对6351合金的淬火敏感性进行研究.结果表明,当6351合金在相同温度下等温时,随着保温时间延长,淬火态电导率呈上升趋势,时效态硬度呈下降趋势.透射电镜分析发现,在等温初期,过饱和固溶体分解形成针状的β”相;随着保温时间延长,逐渐形成棒状β'相和片状β相.TTT和TTP曲线的鼻温为360℃,淬火敏感温度区间为230～430℃.在鼻温附近等温相转变最快,低温区相转变次之,高温区最慢.淬火因子分析结果表明,要获得最佳的力学性能,淬火敏感温度区间的冷却速率需大于15℃/s.     

淬火析出对Al-Zn-Mg-Cu合金时效行为的影响(英文)

采用硬度测试、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)研究淬火和时效(T6、T7、RRA)对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织的影响。研究发现水淬合金经T6时效后的硬度最高。T7和RRA时效后样品的淬火敏感性相当,较T6时效的高1.2%。TEM观察表明,合金的淬火敏感性主要是由缓慢冷却时非均匀析出引起的。大量η相在再结晶晶粒内的Al3Zr弥散粒子和(亚)晶界上形核,而S和T相在有高密度位错和缺陷的亚结构区生成。时效后,平衡η相周围的η'相更加粗大。经T6、T7、RRA处理后,这些析出相的尺寸和形貌呈现出不同的特征。DSC结果与TEM观察结果一致。T6态的DSC曲线和T7、RRA态的不同,反映了不同的微观组织。