7075-H18铝合金板材的淬火敏感性与等温转变行为EI北大核心CSCD

以2 mm厚的7075-H18高强度铝合金板材为研究对象,采用微观组织分析、显微硬度测试、动力学建模与计算相结合的方法,对板材的淬火敏感性、等温相变行为及转变动力学进行系统研究,构建"时间-温度-性能"关系图。结果表明:7075-H18板材具有较高的淬火敏感性。"时间-温度-性能"关系图的鼻尖温度约为350℃,孕育期仅为0.23 s,淬火敏感温度区间为271~404℃,转变量为0.5%的曲线对应的临界线性冷却速率为969.7℃/s,超过了冷模淬火所能达到的冷却速率。板材在等温淬火过程中主要形成粗大的η平衡相,等温时间越长,晶内与晶界的η相尺寸越大,晶界η相越趋于连续分布,且无沉淀析出带变宽。基于实验数据构建的等温转变动力学模型,对7075-H18板材的等温相变过程进行准确预测,板材在350℃等温过程中沉淀相的析出速率最大,等温相变类型为"形核-长大"型相变,相变过程为层片状沉淀相的长大、增厚及互相吞并。理论计算结果与透射电子显微镜下观测到的η相特征以及"时间-温度-性能"关系图相一致。     

热轧对7055铝合金淬透性的影响

为研究热轧对7055铝合金淬透性的影响,采用末端淬火实验、硬度测试、光学显微镜和透射电镜研究了不同冷却速率处合金的组织和性能.实验结果表明:合金热轧后淬透性大大降低,淬透深度由约100 mm降至约45 mm,这主要与慢速淬火时析出的η平衡相的数量和尺寸的改变有关;热轧增加了η平衡相的形核位置,并引入大量的位错,增加了η平衡相的长大速率.因此,热轧合金固溶后慢速淬火时,析出的η平衡相的数量和尺寸都大大增加,时效后形成的η’沉淀强化相数量减少,硬度随冷却速率减小而下降的程度增加,合金的淬透性降低.     

淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响

采用力学性能测试、电导率测试和透射电子显微镜研究了淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响。结果表明：淬火速率从960℃/s降低到1.8℃/s,电导率提高了5.7% IACS,硬度的下降率为40%,抗拉强度和屈服强度的下降率分别为24.2%和56.9%,硬度和强度与淬火速率的对数呈线性关系。随着淬火速率的降低,淬火析出相的尺寸和面积分数显著增大,导致性能下降。淬火速率为1.8℃/s时,淬火析出相的平均尺寸为465.6 nm×158.2 nm,析出相的面积分数为42.1%。     

非等温回归再时效对7050铝合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和拉伸测试研究了非等温回归再时效对7050合金组织和力学性能的影响。非等温回归处理的加热速率为5℃/min,回归终了温度包括160℃、190℃、220℃、260℃和300℃。结果表明:经120℃/24 h+RT■190℃+120℃/24 h的非等温回归再时效处理后,合金的力学性能最佳,其抗拉强度约为588 MPa,屈服强度约为558 MPa,延伸率约为23%,硬度值约为199HV。预时效态合金晶界平衡相η呈不连续分布,其尺寸约为49～70 nm,晶内析出相η'的平均尺寸约为5～6 nm;在190℃的非等温回归处理过程中,预时效态合金中的析出相发生了部分回溶,相的平均尺寸变小,其晶界相和晶内相的尺寸分别约为5～10 nm和3～6 nm,回归态合金晶界呈多列平行且无沉淀析出带(PFZ)不明显;再时效态合金的晶界相尺寸最大,约为91～108 nm,晶内相弥散,尺寸约为4～10 nm,无沉淀析出带变得明显,其宽度约为41 nm。     

微量Ge对7056铝合金组织和淬火敏感性的影响

通过力学拉伸、末端喷淋淬火实验,结合金相观察、硬度测试、电导率测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试分析方法,研究微量Ge元素对7056铝合金组织和淬火敏感性的影响。结果表明:添加微量Ge细化了合金晶粒,晶粒尺寸由137μm减小到114μm;添加微量Ge在晶界上形成了粗大的Mg_2Ge相,并抑制了T相的形成;与无Ge合金相比,添加Ge后无沉淀析出带(PFZ)宽度变窄,从190nm减小到90nm,同时晶界析出相尺寸减小;添加微量Ge显著降低了合金的淬火敏感性,合金淬透深度提高了约25%,这与慢速淬火时析出的η平衡相的数量和尺寸有关;Ge降低了合金中的空位浓度,η平衡相在缺陷处的非均匀形核及长大被抑制,时效后η′沉淀强化相数量增多,慢速冷却时合金强度下降程度减小,合金淬透性提高。     

6063铝合金挤压型材的TTP曲线测定及其应用研究

通过中断淬火技术测定了6063铝合金挤压型材的时间-温度-性能(TTP)曲线,并通过透射电子显微镜观察其微观组织,采用淬火因子分析法预测不同淬火速率对合金硬度的影响.研究表明,6063挤压型材的TTP曲线鼻尖温度约为360℃,淬火敏感区间为280~410℃.等温保温时,过饱和固溶体分解析出无强化效果的β平衡相,会削弱时效强化效果,在360℃附近的相变速率最快,随着保温时间的延长,粗大β相数量和尺寸增加.为了在较好的时效强化效果和较小的残余应力之间求得平衡,6063挤压型材在线淬火时,在淬火敏感区间的冷却速度最好略大于15℃/s,高于410℃和低于280℃时可适当降低冷却速率.     

7085铝合金的淬火敏感性

采用分级淬火法测定了7085铝合金的TTT和TTP曲线,并结合透射电镜对其淬火敏感性进行了研究。结果表明,在等温保温过程中7085铝合金淬火态电导率升高,时效态硬度下降,在中间温度段电导率及硬度变化较快;TTT和TTP曲线的鼻尖温度约为320℃,淬火敏感区间为250~370℃;等温保温过程中,过饱和固溶体分解析出平衡相η,在320℃附近析出速率达到最大,随着等温保温时间的延长,η相聚集并长大,时效后出现大量无沉淀析出区域,导致性能显著下降;在淬火敏感区间,较高的相变驱动力和较大的扩散速率是η相快速析出长大的主要原因。     

淬火冷却速率对6082铝合金力学性能的影响

采用末端淬火(JEQ)实验、使用JMatpro7.0模拟软件并结合硬度、拉伸性能测试以及透射电子显微镜(TEM)观测，研究了轨道交通用6082铝合金的淬火敏感性。结果表明：(1)由JMatpro7.0模拟得到的TTT曲线表明，6082铝合金的淬火敏感温度区间为220~425℃，β和β'相的鼻尖温度为375℃。合金的CCT曲线表明，为了抑制淬火过程中β'(亚稳相)的析出，合金的淬火冷却速率必须大于6℃/s；(2)随着末端淬火距离D的增大6082铝合金的时效态硬度和强度下降，淬透深度为23 mm；(3)随着淬火冷却速率的降低淬火诱导析出相β在异质形核点α-(AlMnFeSi)相上优先析出，在后续的时效过程中β相长大并吸收周围的溶质原子，晶内时效析出强化相β'减少；(4)慢冷过程中，晶界附近的空位浓度降低，晶界的无沉淀析出带(PFZ)变宽。     

淬火速率对7055铝合金组织和力学性能的影响

通过常温力学性能测试和透射电镜(TEM)研究了淬火速率对7055铝合金组织和力学性能的影响.结果表明,一定时效条件下,合金的力学性能随淬火速率降低而下降.组织观察发现,淬火速率小时,合金在冷却过程中于A l3Zr粒子和晶界非均匀形核析出粗大η平衡相,降低固溶体过饱和程度,削弱时效强化效果.时效时这些粗大η平衡相继续长大并在周围形成无沉淀析出带.晶界无沉淀析出带宽度随淬火速率降低而增大.对合金力学性能下降的原因进行了分析和探讨.     

固溶处理对Al-7.9Zn-2.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火-硬度测试、差示扫描量热法、透射电镜、扫描电镜等方法,研究了固溶处理对Al-7.9Zn-2.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:随着距淬火端面距离的增加,合金试样的硬度逐渐降低,处理制度为475℃/2h试样的淬火敏感性明显比处理制度为450℃/8h+475℃/2h试样的低,其淬透层深度超过100mm,而处理制度为450℃/8h+475℃/2h试样的淬透层深度仅为65mm。固溶处理制度对合金过饱和度的影响不大,但是与处理制度为475℃/2h的试样相比,处理制度为450℃/8h+475℃/2h试样的再结晶晶粒和(亚)晶界数目大大增加,促进了慢速淬火过程中η平衡相的析出,且尺寸相对粗化,导致了淬火敏感性的提高。     

Effect of processing parameters on quench sensitivity of an AA7050 sheet

Secondary precipitation takes place in alloy 7050 during slow quenching after solution and results in a significantly decreased content of Mg, Zn elements. Optical microscopy, transmission electron microscopy (TEM), and electron backscatter diffraction (EBSD) study showed the distribution of Al₃Zr particles plays a vital role in quenching process. The equilibrium η phases mainly precipitate at Al₃Zr particles within the recrystallized grains and other high energy areas (primarily grain boundaries). The influence of the processing (homogenization, hot rolling and solution) parameter on the quench sensitivity is also investigated by mechanical property examination (T6 temper). A ramping heat homogenization, controlled hot rolling (67% rolling reduction and 3-5 s⁻¹ deformation rate) and two-stage solution treatment result in lesser recrystallization and fewer high angle grain boundaries, and lower the boundary angles within sub-structures. The decreasing number of heterogeneous precipitation sites endows the study alloy with good quenching sensitivity and better mechanical properties.     

淬火温度对Al_(0.5)CoCrFeNiSi_(0.2)高熵合金组织结构的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备了高熵合金Al0.5CoCrFeNiSi0.2。对其进行600℃到1100℃保温10h后淬水的淬火处理。通过金相显微镜、扫描电镜及附带的能谱仪、X射线衍射仪和透射电镜观察分析合金的组织结构。用显微硬度计测定合金的显微硬度。结果表明:铸态和淬火态的合金组织均呈典型的枝晶形貌,枝晶含有非晶相和纳米级颗粒。在淬火加热温度低于800℃时,随着淬火温度升高,晶粒细化、fcc相含量减少,硬度随淬火温度的升高而提高;当温度升高至900℃后,枝晶相长大,fcc相含量增加,大块枝晶中析出一种富含Al、Ni的θ相,硬度下降。     

LD7铝合金淬火敏感性及相变动力学规律

通过分级淬火的方法,结合所测LD7铝合金淬火态电导率和时效态硬度拟合出合金的时间-温度-转化率(TTT)曲线和时间-温度-性能(TTP)曲线。利用透射电镜(TEM)和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程研究了铝合金等温淬火过程中的组织变化和相变动力学规律。结果表明:LD7铝合金TTT和TTP曲线的鼻尖温度均为350℃,孕育期约为2s,淬火敏感区间为290~410℃;等温保温过程中过饱和固溶体析出第二相粒子,鼻尖温度附近析出速率最快;随保温时间的延长,第二相富集长大且粗化,无沉淀析出区域变宽,晶界第二相连续化,导致合金强化效果下降;根据相变动力学方程拟合出的S曲线,解释了合金在350℃附近淬火敏感性最大以及淬火敏感区间合金第二相主要以针状形态析出的规律。     

时效早期Al-Mg-Si合金的组织和析出相的演变

用显微硬度测试、差示扫描量热法(DSC)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察等手段研究了Al-Mg-Si合金人工时效过程中的硬化、组织变化以及早期析出相的演变。结果表明：在170℃时效的合金具有更高的峰值硬度。在时效初期晶内析出高数量密度的溶质原子团簇和GP区,合金的硬度显著提高。在170℃处理4 h后合金的硬度达到峰值,此时晶内析出相以针状β″相为主,β″相与Al基体界面三维共格应变是合金强化的主要原因。同时,晶界析出相呈断续分布状态。随着时效时间的增加β″相开始粗化,晶界析出相的连续程度降低。在过时效阶段晶内析出相的严重粗化和数量密度的降低,使合金的硬度剧烈降低。在时效的初始阶段,合金的析出序列为过饱和固溶体→球形原子团簇→针状GP区→针状β″相。     

GH4706合金的动态再结晶与晶粒控制*

采用双锥压缩实验结合有限元数值模拟, 研究了变形温度、变形量对GH4706合金动态再结晶(DRX)与η相的影响, 分析了发生DRX的临界条件, 探讨了利用η相细化晶粒的方法。结果表明: GH4706合金DRX机制为应变诱发的不连续原始晶界弓出; 临界DRX温度(T_DRX)为975℃, 而临界变形量(ε_DRX)则取决于变形温度与变形生热。由于η相的溶解温度近于T_DRX, 当合金在略低于T_DRX温度变形时, 有部分η相残留, 具有阻碍亚晶界或晶界迁移的效果。由此, 对GH4706合金在变形温度低于T_DRX条件下进行大变形, 可利用η相与再结晶的交互作用, 细化合金晶粒。