Zn及热处理制度对2056铝合金力学性能及局部腐蚀行为的影响

通过拉伸性能测试、晶间腐蚀(IGC)、剥落腐蚀(EXCO)实验、极化曲线测试及透射电镜(TEM)分析,研究Zn元素和不同热处理制度对2056铝合金室温常规力学性能、抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能及微观组织的影响。结果表明,微量Zn均匀存在于合金的各个位置,可促进S′相的析出和提高合金强度;减小晶内与晶界的电化学腐蚀动力,使晶界析出的S相数量减少并不连续分布,无沉淀析出带(PFZ)变窄,提高合金的抗晶间腐蚀性能和抗剥蚀性能。与T6处理态相比,经T8处理后,晶内析出的S′相数量增加、尺寸减小、分布均匀,合金的强度显著提高,塑性降低;同时,沿晶界析出的S相数量减少,PFZ变窄,合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀能力提高。在3.5%的NaCl溶液中进行的极化曲线测试也表现出相同的结果。     

时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er铝合金组织与耐腐蚀性影响

采用剥落腐蚀、极化曲线、电导率、力学性能测试和TEM显微组织分析,研究T6、T74及RRA时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er铝合金的组织、力学性能与耐腐蚀性的影响.结果表明:①T6态合金的强韧性最高（σ_b:663.5 MPa、σ_0.2:625.4 MPa、δ:12.46 %）,但易腐蚀;与T6态合金相比,T74态合金（σ_b:640.2 MPa、σ_0.2:621.3 MPa、δ:11.34 %）的耐腐蚀性最好,但以牺牲强度为代价,而RRA态合金（σ_b:657.8 MPa、σ_0.2:628.8 MPa、δ:11.98 %）虽强韧性略低于T6态合金,但耐腐蚀性明显改善,综合性能优异.②合金的强度及耐腐蚀性分别与晶内η′析出相和晶界η析出相有关.晶内大量的η′析出相分布越均匀、弥散,尺寸越细小,合金的强度越高;晶界粗大的η析出相分布越离散,合金的耐腐蚀性越好.这与第一性原理计算的η′相与η相的理化性质相吻合.      

时效制度对Al–Zn?Mg合金组织和抗应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率拉伸应力腐蚀、室温拉伸、透射电镜等检测方法，研究传统T5、T73时效处理，以及新型T5I4、T5I6断续时效处理对Al–Zn?Mg合金微观组织、室温拉伸性能及抗应力腐蚀性能的影响。结果表明:断续时效T5I4处理后材料抗拉强度为400.0 MPa，明显高于传统T5及T73态样品，但材料抗应力腐蚀性能变差，应力腐蚀敏感系数为5.7%；而经断续时效T5I6处理后，材料的抗拉强度为408.5 MPa，较T5I4态相比有所提升，与此同时抗应力腐蚀性能也得到明显改善，应力腐蚀敏感系数为3.2%，该值明显小于T5I4及T5态；T5I4态晶内析出相平均粒径为2.0 nm，体积分数为8.8%，均明显小于其他3种时效制度，其晶界析出相为细小且连续分布的点状析出相；而经T5I6时效处理后晶内析出相体积分数为24.6%，明显大于其他3种时效制度，晶内析出相平均粒径（4.1 nm）较T5I4态有所增大，但依然小于T5、T73态，其晶界处析出相与T5I4态相比更加粗大，呈断续分布形貌。      

7050超高强铝合金蠕变时效成形行为与性能研究

对7050超高强铝合金进行蠕变时效处理,采用维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等试验对其力学性能与腐蚀行为进行研究,采用光学显微镜和透射电子显微镜对微观组织进行观察,研究蠕变时效对合金微观组织与性能的影响。结果表明:合金的稳态蠕变速率随温度的升高和应力的增大而逐渐升高,时效温度是影响合金蠕变速率和抗腐蚀性能的主要因素。7050超高强铝合金的稳态蠕变速率与蠕变应力和蠕变温度的关系可以表示为:■=e~(12.226)σ~(1.66)exp(-120 536/RT)。蠕变时效处理后,合金的维氏硬度、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能均得到提高。合金在120℃和140℃下蠕变时效后,维氏硬度和抗腐蚀性能都保持在较高的水平,160℃下合金的维氏硬度和抗腐蚀性能均较低。人工时效后,7050超高强铝合金中的主要强化相为大量弥散分布的η'相,蠕变时效后,晶内和晶界析出相尺寸略有减小,晶界析出相分布不连续,电化学腐蚀速率减小,合金抗腐蚀性能提高。     

时效对新型Al-Zn-Mg-Cu合金力学及应力腐蚀性能的影响

通过力学性能和电导率测试、慢应变速率试验(SSRT)以及显微组织TEM分析,研究了不同时效制度对新型Al-7.5Zn-1.7Mg-1.4Cu-0.12Zr合金力学及应力腐蚀性能的影响。结果表明,合金的力学性能和应力腐蚀性能与时效制度密切相关。T6状态下,晶内析出相弥散细小,晶界析出相呈连续分布,合金的强度最高,抗应力腐蚀性能最差;经T7双级过时效处理后,晶界析出相粗化呈离散分布,出现明显宽化的晶间无析出带,合金的抗应力腐蚀性能得到明显提高,但其强度损失较多。经三级时效处理后,合金的组织综合了T6态和T7态的优点,使合金既有高的强度又有良好的抗应力腐蚀性能,合金的极限抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别达到580,570 MPa,16.7%和23.3 MS.m-1。     

双级时效对含钪Al-Cu-Li-Zr合金力学性能与抗腐蚀性的影响

采用室温力学性能测试、透射电镜分析和腐蚀实验等方法,研究了双级时效对含钪Al-Cu-Li-Zr合金的力学性能与抗腐蚀性的影响.结果表明,经双级时效处理的合金可获得较佳的强塑性组合,与T8峰时效态合金相比,双级时效态合金可在不降低强度的情况下提高延伸率;T1相是合金的主要沉淀强化相,合金经双级时效处理后,晶内析出的T1相细小弥散且分布均匀,从而改善合金的抗腐蚀性.     

两种铝锂合金薄板析出相及动静态性能比较

采用常规拉伸性能测试、中心裂纹疲劳裂纹扩展速率测试及透射电镜分析研究了2A97铝锂合金1.5 mm厚度薄板T3态(6%冷轧预变形后自然时效)及T8态(6%冷轧预变形+150℃)时效时拉伸性能、疲劳裂纹扩展速率和微观组织的演变,并与2050铝锂合金薄板性能进行了比较。结果表明:2A97铝锂合金冷轧薄板T3态时效时析出大量非常细小且共格的δ′相,合金具有中强(抗拉强度约427 MPa)耐损伤(ΔK=30 MPa·m~(1/2)时,疲劳裂纹扩展速率da/dN≈1.0×10~(-3) mm·cycle~(-1))的性能特性。而T8时效(12～40)时合金具有强度高(抗拉强度大于560 MPa)的性能特性。T8时效时强化相包括T1相(Al_2CuLi),θ′相(Al_2Cu)和δ′相(Al_3Li);欠时效时为一定数量δ′相及θ′相和大量细小的T1相;峰时效及过时效阶段, T1相逐渐长大,δ′相逐渐减少甚至消失,θ′相粗化且数量下降。2050铝锂合金薄板T3态时效时未发现时效析出相,其疲劳裂纹扩展速率与2A97铝锂合金相当,但强度明显较低; T8态时效时强化相T1相及θ′相数量少于2A97铝锂合金,因而其疲劳裂纹扩展速率相对较低,但强度也显著低于2A97铝锂合金。     

时效工艺对2297铝锂合金组织与力学性能的影响

对热轧态2297铝锂合金进行530℃/1 h固溶处理后立即水淬,然后在不同温度(150~180℃)和时间(0~160h)条件下进行时效热处理,利用透射电镜观察合金的微观组织,并测定合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ),研究时效温度与时间对2297铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:合金的强度随时效时间延长而升高,达到峰值后趋于稳定。随时效温度升高,合金强度达到峰值的时间逐渐缩短,峰值强度先升高后降低,塑性则随时效时间延长或时效温度升高而逐渐下降。时效温度为160℃时,时效初期合金的主要析出相为δ′相,峰时效态合金是T_1相、θ′相和δ′相共同强化,过时效态合金的主要析出相为T_1相。时效温度为180℃时,合金的主要析出相为T_1相,θ′相和δ′相的数量非常少。     

低温轧制及时效热处理对Al-Zn-Mg铝合金显微组织与性能的影响

对固溶淬火态的Al-Zn-Mg合金板材分别采用CR(cryogenicrolling,低温轧制)+480 h自然时效,CR+100℃/12 h时效,CR+100℃/80 h时效,以及未经CR直接100℃/107h时效等4种工艺进行处理,测定合金的硬度和室温拉伸性能,并进行剥落腐蚀和电化学腐蚀实验,采用金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜等观察合金的形貌与组织,研究低温轧制和时效热处理工艺(自然时效和不同人工时效时间)对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响。结果表明:与直接进行100℃/107 h时效处理的合金相比,CR+480 h自然时效和CR+100℃/12 h人工时效态合金的抗剥落腐蚀性能和电化学腐蚀性能较差,其主要原因是低温轧制后形成了亚微米级、呈纤维状且高位错密度的超细晶粒。而CR+100℃/80 h时效处理合金具有更好的抗剥落腐蚀性能和电化学腐蚀性能,其主要原因是低温轧制形成高密度位错,并在100℃/80 h时效处理过程中形成更加粗大且不连续分布的晶界析出相。另外,低温轧制处理后形成的高密度位错的超细晶组织,可显著加速时效硬化响应。     

Mg/Si对Al-Mg-Si铸造合金组织和性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、力学性能测试、剥落腐蚀、晶间腐蚀、和电化学工作站等实验手段,研究了不同Mg/Si(原子分数比,下同)对Al-Mg-Si铸造合金的力学性能、腐蚀性能及微观组织的影响。研究表明,Mg/Si为1.1时合金具有最佳的力学性能和耐蚀性(抗拉强度和屈服强度分别为275和253MPa,晶间腐蚀深度为73.76μm);Mg/Si在1.1~3.1之间,强度随Mg/Si升高而下降,Mg/Si增大到3.1时,抗拉强度仅为181MPa,延伸率随Mg/Si升高而增加,但变化幅度不大;晶间腐蚀敏感度大体上随Mg/Si减小而升高,但在Mg/Si为1.1时耐晶间腐蚀性能有显著的提高;剥落腐蚀敏感度无太大差异,均为PA等级,耐剥落腐蚀性能良好。T6热处理态晶内析出相析出密度随Mg/Si增加发生变化,低Mg/Si的合金1的析出密度高于高Mg/Si的合金3,高分辨结果显示晶内析出相为强化相,并且在晶界处均未观察到明显析出相和无沉淀析出带(PFZ)。     

选区激光熔化FGH4096高温合金的组织与性能

以等离子旋转电极法制备的FGH4096粉末为原材料,利用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了FGH4096合金,合金致密度达99. 3%。研究了SLM沉积态、直接时效态、固溶+时效态的组织和拉伸性能。SLM沉积态FGH4096合金由柱状晶构成,垂直熔池边界生长,柱状晶内排列着精细的树枝结构或等轴结构,以奥氏体γ相为主,少量的γ′相和碳化物沿树枝结构和等轴结构边界析出;直接时效处理后,大量三次γ′相析出,树枝结构或等轴结构边界粗化;固溶+时效后,回复和再结晶的发生,合金晶粒呈不规则形状,树枝结构和等轴结构消失,少量一次γ′相和碳化物在晶界析出,晶内分布少量二次γ′和大量均匀的三次γ′相。SLM沉积态FGH4096室温拉伸塑性好,热处理后强度明显提高,塑性下降,直接时效态屈服强度和拉伸强度最高,接近锻造状态。3种状态拉伸断口呈穿晶断裂,随着强度的提高,直接时效态拉伸断口出现数量较多的沿晶断裂区域。     

预拉伸变形对Al-Cu-Mg合金腐蚀性能的影响

采用表面腐蚀、慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究预拉伸变形对Al-Cu-Mg合金腐蚀性能的影响。利用扫描电镜观察分析Al-Cu-Mg合金断口形貌及结构。结果表明,预拉伸变形可显著提高合金位错密度,为H原子的扩散提供更多的通道,因此,在相同腐蚀时间下,3.5%NaCl溶液中T8态Al-Cu-Mg合金的腐蚀速率高于T6态。此外,预拉伸变形可显著增加S相弥散度,使得S相两侧的无沉淀析出带变窄,有效降低了晶界和晶内的电位差,从而降低晶界沉淀相的溶解速度,因此,在同一热处理状态下,Al-Cu-Mg合金在饱和H2S溶液中的应力腐蚀开裂敏感性高于干燥空气中的腐蚀开裂敏感性。同一应变速率下,T8态Al-Cu-Mg合金具有比T6态更好的抗应力腐蚀性能,表明预拉伸变形处理可显著提高合金的抗应力腐蚀性能。     

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金，利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析，研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状，存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相；经固溶和时效处理后，再结晶晶粒尺寸变大，主要析出相为δ′相S相；160 ℃时效处理容易加速时效析出行为，导致析出相粗化，强化效果减弱；经120 ℃/20 h峰时效处理后，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.      

三级时效处理对7×××系铝合金组织与性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、硬度测试等手段研究了回归时间对试验铝合金的微观组织以及硬度、电导率、力学性能、断裂韧性等性能的影响。结果表明,三级时效态合金的强度峰值、硬度峰值、导电率和断裂韧性均超过了未回归时效态合金与T6态;回归的过程是晶内析出相GP区部分会先产生回溶,然后不断长大直至转变为η'相,晶界析出相逐渐粗化且不连续;再时效过程中,断裂韧性和导电率均随回归时间的延长而不断增强,合金的断裂模式由沿晶断裂逐渐演变为穿晶韧窝断裂。     

不同时效态7150铝合金的剥蚀根源

根据波音737飞机龙骨梁下缘条更换修理BS540.6位置处T6态和T77态7150铝合金结构腐蚀规律和采用TEM获得的合金晶界微观组织结构,研究了T6态和T77态7150铝合金剥蚀根源。结果表明:T77态比T6态抗剥蚀性能好得多。T6态晶界η析出相分布连续,基体边缘无明显PFZ;T77态基体边缘PFZ连续分布,晶界η析出相不连续。T6态和T77态的剥蚀根源分别为晶界η析出相和PFZ作为阳极被腐蚀溶解。     

Zr,Yb,Cr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织、断裂和局部腐蚀行为的影响

研究复合添加稀土元素Yb和过渡元素Zr,Cr对Al-Zn-Mg-Cu超高强合金组织、强韧性和局部腐蚀(晶间腐蚀和剥落腐蚀)性能的影响。结果表明:单独添加Zr和复合添加Cr,Yb的合金均发生了再结晶现象,合金的强度、韧性和腐蚀抗力均较低。而在Al-Zn-Mg-Cu合金中复合添加Zr,Yb,Cr形成大量10~20 nm、共格的固溶部分Zn,Mg,Cu的(Al,Cr)3(Zr,Yb)弥散相,这些均匀分布于基体的细小共格弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界,抑制基体再结晶,使合金亚晶界上的析出相与晶内近似,晶界无沉淀析出带(PFZs,precipitate-free zones)不明显。复合添加Zr,Yb,Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金在保持高强度和塑性的同时,沿晶断裂抗力和局部腐蚀抗力显著提高。T6态Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb-Cr合金的断裂机制主要为韧窝型断裂,剥落腐蚀等级降至EA。再结晶晶界成为超高强Al-Zn-Mg-Cu合金腐蚀和断裂的优先扩展路径。     

析出相对Monel K-500合金冲击韧性的影响

通过一系列实验研究了Monel K-500合金的冲击韧性。结果表明,合金经550~650℃时效后其冲击断口呈沿晶形貌;在750~850℃时效时,其冲击韧性与强度呈正相关关系。根据对合金在不同热处理状态的析出相形态及分布的研究,揭示了形成这些现象的原因。合金在550~650℃时效时,在晶内析出的γ’相呈球状均匀分布,而在部分晶界附近的γ’相呈条棒状或排成帘状垂直于晶界分布,由此导致时效态合金在断裂时,裂纹沿晶界扩展。在750~850℃时效会导致合金形成大量沿晶界网状分布的二次MC相,从而降低合金的冲击韧性。     

时效处理对近β型钛合金TLM组织与性能的影响

研究了不同时效温度和保温时间对近β型钛合金TLM微观组织和力学性能的影响。结果表明,经β单相区固溶+时效处理后合金微观组织特征为:沉淀α相在晶界两侧沿一定的晶体学位向呈集束状析出,晶内也有大量沉淀α相产生。随着时效温度升高,沉淀α相尺寸逐渐增大且趋于均匀,合金强度降低,塑性增强。当时效温度从480℃升高至510℃时,强化效果最为明显,合金的抗拉强度增量达到最大值184 MPa;当时效温度从510℃升高至540℃时,抗拉强度增量最小,仅63 MPa。随着保温时间的延长,晶界附近析出的集束状α相尺寸明显增大,且在原来未析出区域也有α相产生,分布逐渐趋于均匀。在480℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度增大,塑性降低;在510℃下进行时效时,合金强度和塑性随保温时间延长变化不明显;在540℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度减小,塑性增强。     

对铝—锂合金薄板应变时效的研究

本文主要研究了2091合金薄板在预变形8%和12%,150℃和170℃不同时效时间下的组织和性能.随时效时间延长,时效温度升高,预应变增加,强度增加而塑性下降;时效初期合金主要断裂形式为穿晶断裂,随时效时间延长,沿晶断裂比例增大,这也是塑性下降的主要原因;时效时间延长,温度升高和预应变增加,δ’相析出增多长大,时效后期的s’相也析出增多,成为合金强化的主要原因;时效后期的S’相、共面滑移带和无析出区(PFZ)共同作用使塑性曲线下降平缓.     

固溶时效处理对Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、硬度测试、电导率测试和室温拉伸性能测试等分析手段,研究了Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带固溶、单级时效和双级时效制度下的组织和性能。研究表明,Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带采用475℃/2 h的固溶处理制度,析出相回溶充分,无过烧现象;合金采用475℃/2 h+120℃/24 h的T6时效处理制度,晶内析出相细小弥散,晶界析出相连续分布;合金采用475℃/2 h+110℃/8 h+160℃/28 h的T74双级固溶时效处理制度,晶内析出相以η’和η为主,晶界析出物完全断开。