Zn添加对预时效处理的Al-Mg-Si-Cu合金原子团簇行为和烤漆硬化响应的影响

本文通过显微硬度、透射电镜和三维原子探针表征测试手段,研究了Zn添加对Al-Mg-Si-Cu合金原子团簇行为和烤漆硬化响应的影响。结果表明,经100°C/3h预时效处理后,含Zn和不含Zn合金中均形成了Mg-Si原子团簇。然而,与不含Zn的合金相比,含Zn合金中Mg-Si原子团簇数量更多,表明Zn添加促进了Mg-Si原子团簇的形成。经185°C /25min烤漆处理后,两个合金在预时效过程中形成的Mg-Si原子团簇转变为具有明显增强效果的β″相,对应的烤漆增量也明显增加。由于预时效后的含Zn合金中Mg-Si原子团簇数量更多,这为烤漆过程中β″的形成提供了更多的形核核心。因此,含Zn合金β″相的尺寸更小,分布更致密,相对应的烤漆硬化响应速率也得以增强。     

预时效对汽车车身用Al-Mg-Si-Cu铝合金板材组织及性能的影响

研究了预时效工艺对汽车车身用Al-Mg-Si-Cu铝合金板材组织及性能的影响。结果表明,合金板材固溶水淬后进行合适的预时效处理,能够显著降低自然时效的有害作用,合金板材的成形性能及烘烤硬化能力显著提高。预时效处理后,形成的原子团簇(或GP区)尺寸明显大于自然时效形成的原子团簇(或GP区),能够作为合金主要强化相β″的形核核心,有效促进烘烤条件下β″相的析出,从而显著提高板材烤漆硬化能力。合金板材经150℃/5 min预时效后,能够获得成形性能和烘烤硬化能力的良好组合。     

预应变和预时效对Al-Mg-Si合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度和单轴拉伸测试,结合差示扫描量热法(DSC),分析预时效、预应变和预应变后预时效3种预处理工艺对Al-Mg-Si合金自然时效的抑制及烘烤硬化性能的影响。结果表明:预时效能有效抑制合金的自然时效,提高烘烤硬化效果(BHR),但预时效时间为10 min时,烘烤前强度较高,并且烘烤后塑性降低;预时效前加入预应变不仅能进一步抑制合金的自然时效,且在烘烤强度明显增加的同时保持合金伸长率较高,其中合金经5%预应变及5 min预时效的烘烤硬化性能最好。预处理后合金的DSC曲线中原子团簇的溶解峰消失,且β″相析出峰提前,说明预处理可抑制合金在自然时效过程中原子团簇的形成,加速烘烤过程中β″强化相的析出从而抑制自然时效,增加烘烤效果。     

低温预时效对6016铝合金汽车板烘烤硬化性能的影响

采用单轴拉伸力学性能测试,结合差示扫描量热法(DSC),分析低温预时效对6016铝合金烘烤硬化性能的影响。结果表明,低温预时效能够有效抑制6016铝合金的自然时效,改善烘烤硬化性能;经预时效处理,合金的DSC曲线中原子团簇吸热峰减弱,β″相放热峰提前,说明预时效能抑制自然时效,并且加速烘烤过程中β″相析出,加强烘烤硬化效果。     

预时效时间对汽车用6016铝合金组织与性能的影响

对汽车覆盖件用6016铝合金进行了不同时间的预时效处理,并进行烘烤硬化。采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察了微观组织,差示扫描量热器测试了DSC曲线,并对其强度进行了测试。结果表明：随预时效时间的延长,屈服强度和抗拉强度均呈现逐渐降低的趋势,烤漆处理后,二者均发生了明显的提高,并且预时效时间越长,烘烤后强度的提升越高;预时效处理后,原子团簇溶解-吸热峰推迟出现,GP区和β″相析出-放热峰值温度略有降低,预时效处理抑制了后续自然停放过程中生成原子团簇与GP区,同时有利于车身板BH值提高。     

预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金室温稳定性的影响（英文）

研究了预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金时效析出行为的影响。结果表明:预时效不仅提高了合金的室温稳定性,避免了合金烤漆软化,同时提高了合金的烤漆时效响应速度。合金经T4处理后,再峰时效处理后的组织包括粗大的T-Mg_(32)(AlZn)_(49)相以及针状的S-Al_2MgCu相。然而合金经T4P处理后,再峰时效处理的组织只含有细小而高密度的T-Mg_(32)(AlZn)_(49)相而不包括S-Al2MgCu相。自然时效后不稳定的原子团簇在180℃时效后会回溶到基体中,从而抑制了合金的时效析出强化。而预时效后生成的稳定的原子团簇会成为180℃时效的形核点,显著提高了合金的时效响应速度。     

预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金室温稳定性的影响

本文详细研究了预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金时效析出行为的影响。预时效不仅提高了合金的室温稳定性,避免了合金烤漆软化,同时提高了合金的烤漆时效响应速度。合金经T4处理后,再峰时效处理后的组织包括粗大的T-Mg₃₂(AlZn)₄₉相以及针状的S-Al₂MgCu相。然而合金经T4P处理后,再峰时效处理的组织只含有细小而高密度的T-Mg₃₂(AlZn)₄₉相而不包括S-Al₂MgCu相。自然时效后不稳定的原子团簇在180℃时效后会回溶到基体中, 从而抑制了合金的时效析出强化。而预时效后生成的稳定的原子团簇会成为180℃时效的形核点,显著提高了合金的时效响应速度。     

Cu对6082铝合金两级时效工艺的影响

采用三维原子探针研究了添加元素Cu对6082Al-Mg-Si合金两级时效过程中硬度变化的影响.研究结果表明:在先低温时效后T6时效的两级时效过程中,时效的第二阶段含Cu的6082Al-Mg-Si合金硬度始终高于不含Cu合金的硬度.在先高温时效后T6时效的两级时效过程中,含Cu的6082Al-Mg-Si合金硬度始终高于不含Cu合金的硬度.这是因为元素Cu促进了时效过程中团簇的形成,使合金在时效初期形成大量团簇.因此,元素Cu使合金中的强化相增多,合金的硬度提高.     

预时效对车身用6016铝合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等手段研究了不同预时效处理对6016铝合金烘烤前后微观组织和力学性能的影响。结果表明:6016铝合金具有较强的自然时效硬化能力,自然时效24 h的6016铝硬度比固溶态合金硬度增加了45.6%。自然时效超过24 h以后,合金硬度值变化不大。通过预时效处理可以显著提高6016铝合金的烘烤硬化效果。经550 ℃×30 min固溶+160 ℃×10 min预时效处理后,6016铝合金规定塑性延伸强度为131.4 MPa,伸长率为24.7%。再经175 ℃×30 min烘烤后合金规定塑性延伸强度达到199.5 MPa,烘烤硬化值(BH)为68.1 MPa,此工艺为6016铝合金车身板最佳的热处理工艺。     

预时效对6016汽车板烘烤硬化性及自然时效稳定性的影响

采用拉伸试验和差示扫描量热法(DSC)分析,研究了预时效对6016铝合金烘烤硬化性及抗时效稳定性的影响。结果表明:预时效温度、时间对抑制合金自然时效以及提高其烘烤硬化效果具有重要影响;自然时效对烘烤硬化具有不利影响,自然时效时间越长,合金烘烤前的屈服强度越高,烘烤硬化效果越差。     

Ce对汽车用Al-Mg-Si-Cu合金时效析出行为的影响

采用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机、显微硬度测试和能谱分析仪研究了不同Ce含量的Al-Mg-Si-Cu合金的时效析出行为。结果表明,在Al-Mg-Si-Cu合金中加入Ce,产生了新的析出相(CeAlSi),细化了Al(Fe、Mn)Si相。时效析出阶段,Al-Mg-Si系合金的析出序列为过饱和固溶体-Mg/Si原子团簇→G.P.区的形成→针状的β″相→短棒状的β′相→板条状的β相或者Q′相。添加稀土Ce后,Mg/Si原子团簇和G.P.区更加细小和均匀,同时针状的β″相更加细小。Al-Mg-Si-Cu-0.2Ce合金的抗拉强度达到412 MPa, Al-Mg-Si-Cu-0.4Ce合金的抗拉强度达到400 MPa,分别比Al-Mg-Si-Cu合金的抗拉强度提高了11.4%和8%。     

预变形与二次时效对Al-Mg-Si-Cu合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉伸试验机等手段,研究了预变形和时效处理对Al-Mg-Si-Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,时效温度为115～175℃时,Al-Mg-Si-Cu合金的硬度会随着轧制变形量的增加而增大;相同变形量下时效温度的升高可以缩短合金到达峰值硬度的时间;经过5%～80%轧制变形后Al-Mg-Si-Cu合金的峰值硬度都相较于传统T6热处理态高。在时效温度为145℃和175℃时,合金的抗拉强度和屈服强度会随着轧制变形量的增加而增大,而断后伸长率在变形量为20%及以上时保持在6%以上,时效温度175℃、变形量为20%时即可获得与传统T6态合金相当的强塑性。Al-Mg-Si-Cu合金在轧制变形过程中会以位错、位错缠结、位错胞和亚晶的过程发生组织结构演变,在变形量为20%及以下时,合金中主要为尺寸较大的β″相、L相和颗粒状第二相;随着变形量增加,第二相尺寸减小并在变形量为80%时形成沿晶面缺陷生长的连续第二相。通过变形+时效处理相结合的方法可以对Al-Mg-Si-Cu合金的强塑性进行调节,从而获得强度和塑性兼备的6000系铝合金。     

一种Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出行为

用原位加热X射线衍射方法测量了固溶态的Al-Cu-Mg-Ag合金在不同温度下的X射线衍射谱,确定不同温度下该合金中存在物相。结果表明:实验合金在145℃以下基本不形成Ag-Mg原子团簇;合金在165～350℃存在Ag-Mg原子团簇,Ag-Mg原子团簇在250～350℃最为明显;合金在400℃时Ag-Mg原子团簇消失。TEM结果表明,165℃时效,合金组织由大量的Ω相和少量的θ′相组成,而在250℃时效,合金组织为Ω相,没有发现θ′相存在。分析表明:高温有助于Ag-Mg原子团簇存在,即高温时效有助于Ω相形核。     

预时效制度对Al-Mg-Si-Cu合金组织与性能的影响

通过TEM及拉伸性能试验研究了较宽的预时效工艺参数(80~200℃,2~30 m in)下,A l-Mg-S i-Cu合金的组织及性能演变规律。研究表明:实验合金在80~200℃进行预时效处理,能够抑制自然时效的不利影响。在80℃×(2~30 m in)进行预时效后,材料烘烤硬化效应提高有限;在120~160℃预时效5~10 m in后,材料的烘烤硬化效应得到较大的提高,且材料烤漆前的屈服强度较低,有利于冲压成形;在更高的温度如200℃进行预时效时,材料烤漆前屈服强度过高,但此时材料的烘烤硬化效应提高尤为显著。T4P下GP区的尺寸对材料烘烤硬化效应的提高至关重要。     

6016铝合金汽车板材预时效处理工艺研究

研究了预时效处理工艺对汽车用6016铝合金板烘烤硬化性能的影响,试验结果表明,经过预时效处理可明显改善人工时效过程中合金软化现象。160℃、7 min预时效处理后板材硬度值高于T4态且呈现增长趋势,有效的抵消了自然时效过程中的合金软化现象。DSC结果表明,预时效处理可加快Mg2Si相析出速度,提高人工时效效果。拉伸结果表明,预时效后烤漆试样屈服强度达到321 MPa,相比自然时效烤漆试样硬度提高了60 MPa,降低自然时效对板材烤漆硬化性能的影响。对6016铝板材采用固溶处理+预时效+烤漆硬化工艺流程,有利于获得良好的板材冲压成形性能以及烘烤硬化处理效果。     

Mg/Si比对6000系铝合金自然时效和析出强化的影响

采用硬度测试、差示扫描量热法(DSC)分析及透射电镜(TEM)表征手段,观察并研究了Mg/Si比对6000系Al-Mg-Si合金自然时效及烘烤硬化性能的影响。结果表明:合金在自然时效过程的硬化速率与Mg/Si比关系不大,过剩Si合金在自然时效阶段硬度较高,不利于其成形,而该合金较高的析出动力学使其人工时效后具有足够的强度;合金经过自然时效后会使析出相粗化,密度减小,导致合金的时效强度明显降低,自然时效对过剩Mg合金的危害作用更大,这可能与其自然时效过程中形成的富含Mg的原子团簇难以转化为β″有关。     

热处理对6016铝合金组织与性能的影响

对6016铝合金在室温停滞过程的自然时效效应进行了系统的研究,测试了不同热处理制度下6016铝合金的力学性能,利用OM、SEM和TEM表征了其微观组织结构。结果表明,相比于未预时效和60℃预时效,80℃和100℃的预时效温度使1.6 mm厚板材表现出良好的时效稳定性;经预时效后,基体内析出原子团簇(pre-β″);人工时效处理过程中,pre-β″作为形核点,析出大量与基体半共格的β″强化相,同时在晶界处形成PFZ区;随着预时效温度的升高,板材人工时效后的强度不断提高,屈服强度的增量在40～80 MPa; 80℃×4 h的预时效工艺可以使试验板材获得最优的综合性能,在150天内性能稳定,同时具有最大的烘烤强度增量。     

Zn/Mg比对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响

采用硬度测试研究了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg合金470℃固溶2 h,再经120℃时效后的时效硬化行为。计算了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg合金基体的价电子结构,研究了固溶及时效初期基体中原子团簇形成的微观机制,进而分析了Zn/Mg比对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响。研究表明:Al6.2Zn2.3Mg合金时效硬化行为表现出双峰特征的原因在于时效初期优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体只为η析出序列起始相GP区的形成提供了条件;而Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化行为不具有双峰特征的原因在于时效初期形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al 2种固溶体分别为η和T析出序列起始相GP区的形成提供了条件,因而合金时效时同时启动了时效进程、强化相析出及转变时间和强化作用不同的2个析出序列。     

Al-Mg-Si合金时效早期显微组织演变及其对强化的影响

采用显微硬度测试、HRTEM和原子探针层析技术(APT)等测试手段分析了核元件燃料包壳备选材料LT24铝合金在180℃人工时效早期显微硬度、组织变化及析出序列中析出物的Mg与Si原子比(r).结果表明,在180℃时效初期,合金的硬度显著增加,析出高数量密度的溶质原子团簇和球状Guinier-Preston(GP)区;时效4 h后达到硬度峰值,析出物以高数量密度的针状β″相为主;进一步时效,合金处于一硬度平台,析出物仍以β″相为主.随时效时间的延长,析出相逐渐长大,r逐渐增加,β″相中r在1.23~1.35之间,β″相对合金的强化起最重要作用.在早期时效过程中合金析出物的析出序列为过饱和固溶体→溶质原子团簇→溶质原子团簇+GP区→溶质原子团簇+GP区+β″相.     

预时效工艺对汽车用6016铝合金板时效稳定性和烘烤响应的影响

对汽车覆盖件用6016铝合金板材进行了室温到100℃的预时效处理,并进行了自然时效150 d以内的T4P态和烘烤态(2%预拉伸+185℃20 min)性能测试。结果表明:相比于室温和60℃预时效,80℃和100℃预时效温度的板材表现出良好的时效稳定性,放置150 d之内没有因自然时效使强度显著提高。然而,随着预时效温度的提高,板材的伸长率和应变硬化指数降低。板材烘烤态的强度随着预时效温度的升高不断提高,伸长率则不断减小;在室温到80℃的预时效范围内,烘烤态的强度增量随温度升高而增加,到100℃时,强度增量减小。80℃8 h的预时效工艺可以使试验板材获得适中的T4P态强度和伸长率,在放置150 d之内性能稳定,同时具有最大的烘烤强度增量,是最优的预时效工艺。