7xxx系铝合金氢脆的研究现状及发展趋势

全面评述了7xxx系铝合金氢脆(HE)问题的国内外研究现状,讨论了氢脆机理以及氢脆的影响因素,并介绍了几种重要的测试方法.针对目前研究工作中尚未从理论上揭示氢脆本质这一突出问题,指出了今后7xxx系铝合金氢脆问题的研究方向,同时结合前期的研究工作,提出了具体的相关建议.     

5xxx系铝合金研究现状及发展趋势

5xxx系铝合金因具有高耐蚀性又被称为防锈铝,是海洋工程装备的重要材料之一。随着海洋工业的快速发展和海洋环境的复杂多变,人们对海洋工程装备用材料的性能提出了更高的要求,因此5xxx系铝合金材料既要保证轻质高强还要进一步提高耐蚀性。本文综述了5xxx系铝合金中主加合金元素的含量范围,讨论了微合金元素对5xxx系铝合金组织与性能影响研究现状,分析了5xxx系铝合金的制备和热处理工艺,阐明了5xxx系铝合金热变形工艺与热处理工艺的协同调控、组织细化和性能提升的发展趋势,最后对5xxx系铝合金的微合金化、热处理工艺、热变形行为及耐腐蚀性能等方面的研究进行了展望。     

7xxx系铝合金应力腐蚀的控制

综述了7xxx系铝合金的应力腐蚀开裂机理(Stress corrosion cracking)与影响因素。应力腐蚀开裂机理主要有阳极溶解理论、氢致理论与"相变-Mg-H"理论。适当的固溶工艺与时效工艺可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能;铝合金的应力腐蚀开裂敏感性随水蒸气中氧含量的增加而提高,含有Cl-、Br-和I-的水溶液会加快铝合金的应力腐蚀开裂的裂纹扩展速率。     

7xxx 系铝合金时效处理的研究现状及应用进展

简要分析了7xxx系列高强铝合金的时效强化机理,归纳了7xxx系铝合金的时效处理工艺,讨论了典型牌号7xxx铝合金的时效处理工艺及其在工业生产,特别是航空航天领域的应用情况,评述了7xxx铝合金时效处理的国内外研究现状.针对目前存在的问题并结合实践应用的要求,提出了未来7xxx系铝合金时效处理工艺研究和开发的重点.     

石油钻杆用7xxx系铝合金微观组织和性能的研究进展

铝合金具有密度低、强度高、耐酸性气体腐蚀等优点,其在石油钻探领域的应用优势逐渐引起了国内外学者的重视。铝合金石油钻杆在美国、俄罗斯等少数发达国家已被应用于钻探领域数十年,然而我国对铝合金石油钻杆的研究起步较晚,目前主要依靠进口,这极大地限制了我国钻采工业的发展,因此实现自主研发超强耐蚀铝合金钻杆具有很高的社会意义和经济效益。Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金属于7xxx系铝合金,因具有很高的抗拉强度、较好的耐腐蚀性和高温冲击韧性,已成为当下最具发展潜力的铝合金钻杆用材料,也是我国近几年对高性能铝合金钻具材料的主要研究方向。7xxx系铝合金的主要析出强化相是弥散分布的GP区和η'相。众所周知,合金的成分和组织决定其性能,因而通过改变热处理工艺和合金成分可以调控铝合金材料的性能。铝合金的热处理工艺流程主要包括均匀化、固溶和时效处理等。目前均匀化倾向于采用多级热处理制度,热处理后材料不仅会得到更为弥散细小的析出相,合金在后续热加工过程中的再结晶行为也会受到抑制。热变形后再经双级或多级固溶,合金中残余过剩相可有效溶解,其稳定性和综合性能得到提高。时效处理作为较关键的热处理步骤,也从传统单级处理向多级转变,一种新型的回归再时效(RRA)制度综合了单级和双级时效的优点,在保持铝合金较高强度的同时,又可获得较高的腐蚀抗力。因此,探索合适的热处理制度对提高钻杆用铝合金材料的综合性能有深刻的影响。另外,优化合金成分也是提高铝合金性能的重要方式。研究发现,将石油钻杆用7xxx系铝合金的成分大致控制在Al-6～6.5Zn-2.0～2.8Mg-1.6～2.0Cu范围内,其可获得较优的综合性能。此外,引入新的微合金元素,如Mn、Zr、Cr及稀土元素等,可以显著细化铝合金晶粒,提高其再结晶温度,从而提高它的耐热性和耐腐蚀性,使其更好地满足石油钻杆在实际工况中的服役要求。7xxx系铝合金虽具有诸多性能优势,但其在富氯气氛环境中耐蚀性较差,易发生应力腐蚀开裂,在海洋钻探领域服役时存在一定的失效风险。另外,7xxx系铝合金耐冲蚀磨损能力差,在钻探过程中易产生磨损,从而缩短了其使用寿命。今后的工作重点应从成分设计、材料制备及热处理工艺等方面来提高铝合金钻杆的高温强度,同时系统深入探讨上述因素对材料力学性能、电化学性能、耐磨性能的影响,并就这些性能的优化机理展开基础研究。本文综述了国内外铝合金石油钻杆的研究现状、性能特点和生产工艺,重点归纳了钻杆用7xxx系铝合金的时效析出过程及其微合金化研究方面的进展,阐述了固溶和时效等热处理对7xxx系铝合金综合性能的影响,分析了铝合金石油钻杆耐腐蚀性能及磨损行为的表现。在此基础上,对我国石油钻杆用7xxx系铝合金目前存在的问题以及日后的发展方向进行了展望。     

高强度铝合金的研究现状及发展趋势

对高强度铝合金的研究现状进行了全面的评述,分析了目前研究工作中存在的不足,并指出了今后高强度铝合金研究的方向。     

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究进展

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金具有低密度、高比强度、高韧性和良好的抗腐蚀性能的特点,广泛应用于航空航天、交通运输和兵器领域。本文主要介绍近年来国内外Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的最新研究进展。超高强度铝合金基体上分布着纳米级的晶内时效析出相、亚微米级的高温析出相、微米级的结晶析出相和晶界析出相,这些相的形态、数量、尺寸和分布对合金的综合力学性能和抗腐蚀性能有直接的影响;主元素成分含量对超高强度铝合金综合力学性能有影响,合金的综合力学性能随Zn/Mg和Cu/Mg比值的变化而变化;微量元素能够提高超高强度铝合金的综合力学性能。微量元素对铝合金的影响主要体现在提高沉淀相的过饱和度,改变沉淀析出过程,促进或抑制沉淀相的析出和促进新相的沉淀析出。新制备技术能够显著细化晶粒、抑制偏析、析出相均匀分布和提高各种元素的过饱和度,从而改善超高强度铝合金的综合力学性能。强化固溶处理能够提高时效析出程度,从而提高铝合金的力学性能。三级时效处理后的超高强度铝合金具有峰值时效T6态的强度和优异的抗腐蚀性能。     

超高强度7A36铝合金挤压管材热处理工艺研究

针对工业化生产条件下制备的?250 mm×20 mm和?340 mm×30 mm两种规格的7A36铝合金挤压管材,开展单级/双级固溶工艺和110～135℃下的单级时效-拉伸性能曲线研究,并采用优选的热处理工艺,对两种规格管材的拉伸性能进行对比研究。采用差热分析仪测试相转变温度,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行显微组织与拉伸断口观察。结果表明：7A36合金管材在优选的热处理工艺下,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达696,655 MPa和14.0%;相比常规的半连续铸造(direct chill casting, DC)铸锭+大挤压比工艺,采用锻造铸锭+常规热挤压工艺,合金管材表现出晶粒和晶界/晶内析出相尺寸更小以及晶界无沉淀析出带(precipitation free zone, PFZ)更窄的组织特征,该组织特征是影响强度性能的主要原因;同时,该合金具有较高的淬火敏感性,固溶处理过程中,易在富Fe相附近诱发淬火微裂纹,显著影响合金管材的伸长率。     

热处理对7×××系铝合金组织及性能影响的研究进展

归纳了7×××系高强铝合金的热处理工艺,分别描述和分析了均匀化、固溶处理、淬火和时效前沿的热处理工艺对7×××系铝合金微观组织和性能的影响以及强化机理,并评述了针对一些具体牌号的7×××铝合金在不同热处理条件下组织相的转变以及性能(强度、延伸率、抗SCC等),分析了热处理强化机理方面研究的不足以及实际应用中存在的问题,提出了未来热处理工艺研究重点和方向.     

超高强度7A36铝合金挤压管材热处理工艺研究EI北大核心

针对工业化生产条件下制备的?250 mm×20 mm和?340 mm×30 mm两种规格的7A36铝合金挤压管材,开展单级/双级固溶工艺和110~135℃下的单级时效-拉伸性能曲线研究,并采用优选的热处理工艺,对两种规格管材的拉伸性能进行对比研究。采用差热分析仪测试相转变温度,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行显微组织与拉伸断口观察。结果表明:7A36合金管材在优选的热处理工艺下,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达696,655 MPa和14.0%;相比常规的半连续铸造(direct chill casting, DC)铸锭+大挤压比工艺,采用锻造铸锭+常规热挤压工艺,合金管材表现出晶粒和晶界/晶内析出相尺寸更小以及晶界无沉淀析出带(precipitation free zone, PFZ)更窄的组织特征,该组织特征是影响强度性能的主要原因;同时,该合金具有较高的淬火敏感性,固溶处理过程中,易在富Fe相附近诱发淬火微裂纹,显著影响合金管材的伸长率。     

铝合金热机械处理的研究发展

阐述了热机械处理制备铝合金的微观组织特征,探讨了其主要工艺参数和第二相粒子对微观结构的作用机理,概述了热机械处理对铝合金微观组织及性能影响规律的最新进展,分析了当前热机械处理研究存在的主要问题,指出了今后热机械处理的研究发展方向。     

Comparison of hardenability and over-aging precipitation behaviour of three 7xxx aluminium alloys

The purpose of the paper is to compare hardenability and aging precipitation behaviour of three 7xxx aluminium alloys (7150, 7055 and 7056). The hardenability has been studied by Jominy test. The aging precipitation behaviour has been investigated according to their hardness and electrical conductivity after over-aging treatment. The micro-structural characterisation has been observed by scanning electron microscope and transmission electron microscope. These results show that AA7056 has the highest hardenability and sensitivity to over-aging treatment compared with AA7150 and AA7055. The highest w(Zn)/w(Mg) ratio and the lowest Cu content of AA7056 are beneficial for inhibiting quench precipitates and decreasing the stability of meta-stable η′ phase.     

超高强铝合金中杂质元素的研究现状

综述了超高强铝合金中Fe、Si等杂质元素的存在形式以及对合金组织、拉伸力学性能、断裂韧性和抗腐蚀性能的影响,总结了Fe、Si等杂质元素的控制标准,概述了通过熔体净化、添加稀土元素、采用粉末冶金等新型制备工艺减小杂质元素影响的研究进展.     

超高强铝合金研究进展

超高强铝合金具有很高的强度和韧性,是航空航天领域极具应用前景的结构材料.评述了超高强铝合金的国内外发展情况,论述了铝合金的强化技术和方法,并就今后的研究开发提出了建议.     

铝及铝合金熔体结构研究

综述了最近几十年来液态结构研究方法、铝及铝合金熔体结构研究的进展,特别是对Al-TM(过渡族元素)-X和Al-Si-X合金系做了详细介绍,希望为研究更高质量的铝合金熔体,精确控制铝及铝合金中的相组成提供理论指导.     

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究现状与发展趋势

分析了近年来超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的成分设计、工艺优化、显微组织分析、力学性能测试及微量元素的作用，对今后的发展动向提出了一些新的看法：采用传统铸造技术得到的铝合金，Zn含量的最大值在8wt％左右，抗拉强度低于700MPa；采用喷射成形技术，Zn含量最大值能够超过12wt％，同时抗拉强度可达800MPa以上，大大提高了铝合金的强度；超高强度铝合金的固溶强化相主要为MgZn2相；经回归时效处理(RRA)后，合金同时具有T6的强度和T7X的抗应力腐蚀性能；微量元素对超高强度铝合金的组织和性能具有显著的影响。