深冷处理对7A99铝合金峰值时效析出相的影响

对7A99超高强铝合金反向挤压材采用T6峰值时效处理与冷热循环峰值时效热处理(简称T6-DCT),通过TEM、HRTEM与3DAP研究深冷处理对峰值时效析出相的种类、分布、尺寸以及析出密度的影响。结果表明,冷热循环峰值时效处理后晶粒内部析出相种类增多,由η'相变成η'相与η相共存;冷热循环峰值时效处理可以将析出相的平均等效半径由1.201nm减小为1.001 nm,将析出相的密度由4.53×10~(24)/m~3提升至7.55×10~(24)/m~3,实现弥散强化;深冷处理可以降低Zn、Mg元素的微观偏聚,提高析出相的分布均匀性。     

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。     

固溶时效处理对7005铝合金冲击性能的影响

采用光学显微镜、SEM和冲击试验机研究了固溶时效处理后的7005铝合金的冲击性能。结果表明,7005铝合金铸态组织中晶界比较宽大,并且在晶内存在大量的非平衡析出相,经固溶时效处理后晶粒内的颗粒析出相的数量大量减少。铸态合金晶界上析出相含有较多的Zn、Mg、Mn元素,固溶时效后在合金晶粒内部存在的析出相主要为η(MgZn₂)平衡相,在晶界上仍然残留有部分AlZnMg(Mn)析出相,该析出相具有较好的热稳定性,无法完全回溶。固溶时效后,合金晶粒内的颗粒状析出相大部分溶入基体,使固溶度增加而使合金强度增高,改善了7005铝合金的冲击性能。     

回归再时效对高锌7000系铝合金微观组织和性能的影响

采用拉伸实验、硬度测试、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)﹑扫描电镜(SEM)等方法研究了回归及回归再时效处理对喷射沉积高Zn(质量分数为12%)7000系铝合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,该合金经峰值时效处理(120℃×14 h)后,晶内主要强化相为GPⅡ区,晶界析出相呈连续分布;经回归处理(180℃×0.5 h)后,晶内主要强化相为较小的η'相,晶界析出相明显粗化;采用回归再时效处理(120℃×14 h+180℃×0.5 h+120℃×14 h)后,晶内析出物为亚稳定的η'相和稳定的η相,晶界析出相为不连续分布的η相;对η相高分辨像进行解卷处理,利用jems软件构建η相晶胞并模拟其高分辨像,最终确定η相各原子所在的位置。回归时效实验合金的抗拉强度达到890 MPa,伸长率为9.2%,断口为沿晶和穿晶混合断裂。     

热处理对Al-11Zn-2.4Mg-2.1Cu-0.1Zr合金组织和性能的影响

制备了新型高Zn含量的Al-11Zn-2.4Mg-2.1Cu-0.1Zr高强铝合金,分析了淬火温度、深冷处理及时效工艺对合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,随着淬火温度降低,淬火冷却速度与过饱和固溶体的固溶度连续增加,时效相变驱动力大幅提升,沉淀强化相的析出尺寸不断减小,晶内与晶界析出的强化相数量与析出密度大幅提升,抗拉强度随之提高。深冷处理的作用机制主要为预时效机制,受构件的体积和尺寸影响较大;与135℃×16h时效工艺相比,合金经120℃×24h时效处理后,晶内与晶界均析出了大量细小弥散分布的GP区与η'沉淀强化相,合金时效强化效果最佳,其平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为716 MPa、702 MPa与8.9%。     

高锌超高强铝合金微观组织及力学性能研究

采用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线物相分析仪和透射电镜等研究了Al-10Zn-1.77Mg-1.0Cu-0.13Zr铝合金的微观组织演变和力学性能。结果表明:合金铸态组织为枝晶结构,主要存在α(Al)和η相(Mg Zn2)。双级均匀化处理后,铸态枝晶组织完全消除,非平衡共晶组织几乎完全回溶进基体。时效处理后,晶内析出相为针状η′相和球状GP区,晶界沉淀相η相沿晶界断续分布,晶界无析出区宽约23nm。基体沉淀相、晶界沉淀相以及晶界无析出区的良好匹配,使Al-10Zn-1.77Mg-1.0Cu-0.13Zr合金不仅具有超高的抗拉强度,同时还拥有良好的塑性。     

固溶-时效对Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金板材组织与性能的影响

采用力学性能、电导率测试、金相和电子显微分析技术,研究固溶-时效处理对Al-Zn-Mg-Sc-Zr铝合金板材组织与性能的影响。结果表明:Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金板材的最佳热处理制度为(470℃,1 h,水淬)+(120℃,24 h);在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度和电导率分别为587 MPa、564 MPa、8.95%、155HB和34.5%(IACS);固溶过程中,适当提高固溶温度或延长固溶时间,合金中过剩相逐渐减少,基体过饱和程度增加;时效过程中,固溶体析出η′(MgZn2)和η(MgZn2)相,随时效时间延长,晶内析出相η′粗化,晶界上平衡相也粗化,与此同时,晶界无析出带宽化;合金的高强度来源于微量Sc、Zr引起的亚晶强化、Al3(Sc,Zr)粒子和η′相的析出强化。     

时效处理对7050T451合金组织及性能的影响

采用室温拉伸和断裂韧性测试方法,借助扫描电镜、透射电镜等设备,研究时效处理对7050T451铝合金性能的影响及材料微观组织形貌演变。结果表明,160℃时效时,随着时效时间的增加,晶界析出的粗大η相增多,晶界无析出带变宽,7050T451铝合金晶粒内部弥散分布的细小η′相密度增加,成为主要强化相,材料强度提高,延伸率下降;7050T451晶界析出相体积分数随时效时间增加,降低材料断裂韧性;晶粒内残留位错处易析出粗大η相,但数量较少,对材料性能无明显影响。     

双级时效对AA7050合金组织和性能的影响

研究了双级时效的预时效阶段及高温短时回归时效处理对AA7050合金组织和性能的影响。结果表明,AA7050合金时效硬化效果明显,预时效温度越高,硬化速率越快;在不高于135℃下时效,具有较好的抗过时效能力。135℃下预时效12 h后,晶内组织以GP区为主,且晶界平衡相细小连续,无明显晶界无析出带,合金强度处于亚峰值状态。170℃高温二级时效处理时,随时效时间延长,合金强度先上升后下降;时效2 h时,综合力学性能最佳,晶内主要强化相为GP区和η’相,晶界为不连续的η相,伴随10～20 nm的晶界无析出带,随二级时效时间延长,晶内η’相大量向η相转化,强度迅速下降。     

时效对铝合金钻杆用Al-7.51Zn-2.37Mg-1.72Cu合金力学及耐热性能的影响

铝合金材料是航空、航天、轨道交通、石油工业等领域的研究热点,具有密度低,比强度高,耐腐蚀性能好等优点。本文针对7xxx系铝合金设计出一种适用于油气工业环境的钻杆材料—Al-7.51Zn-2.37Mg-1.72Cu。通过时效硬化行为、力学性能评价及微观组织表征研究了时效处理对铝合金钻杆材料力学性能及耐热性能的影响。结果表明,时效温度为120℃时Al-7.51Zn-2.37Mg-1.72Cu的最佳时效时间为24h,其抗拉强度、屈服强度和伸长率(R_m、R_0.2和A)分别由淬火态的693MPa、566MPa和15%变化到720MPa、692MPa和14%;再经200℃热暴露500h后,R_m、R_0.2相比时效态降低了55.6%、 67.3%,伸长率提高了15.8%,这是由于基体内GP区和部分细小η′相开始发生回溶,而尺寸较大稳定性较高的η 相会转变成η′ 相,部分η 相会聚集成粗大质点。     

新型7056铝合金双级时效的显微组织和性能

采用力学性能和电导率测试以及透射电子显微镜组织等观察分析新型7056铝合金双级时效制度下的性能和显微组织。结果表明:第二级时效处理后,合金基体沉淀析出相长大粗化,晶界析出相逐渐呈断续分布状态,无析出带随时间的延长而变宽;经第二级150℃、12 h时效后,合金由GP区和η相构成,析出相的尺寸为7~9 nm,并出现明显的无析出带;随着第二级时效时间的延长,合金电导率逐渐升高,屈服强度先增大后减小;合金经(110℃、6 h)+(150℃、14 h)双级时效处理后,屈服强度达到650 MPa,电导率为21.72 MS/m,表现出优异的综合性能。     

高强可焊7A62铝合金的成分设计与跨尺度相强化作用

基于7A62铝合金的成分设计,研究Zn含量和Zn/Mg质量比对Al-Zn-Mg合金强度的影响。采用透射电镜(TEM和HREM)详细地研究7A62铝合金峰值时效的析出相,从多个晶体学方向观察了强化析出相的形貌及其与基体的关系。结果表明:Zn/Mg质量比为2~3、Zn含量增加至6.84%(质量分数)时,7A62合金的强度明显增加。峰值时效后,7A62合金基体形成了体积分数约60%、尺寸小于10 nm的沉淀强化相和体积分数约10%、尺寸为100~200 nm的弥散强化相。基体主要强化析出相是高密度均匀分布的η′相,与基体呈现半共格和晶体取向关系,形成较高晶格错配度;跨尺度位错缠结的弥散强化相是由Al、Zn、Mg、Mn元素组成的平衡相。7A62合金的化学成分和微结构特征使其成为高强可焊的铝合金。     

Mg-6Zn-1Mn-2Sn-0.5Ca合金挤压态和热处理态的组织与力学性能

利用光学显微镜、X 射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、硬度以及力学性能测试等对挤压态和时效处理的Mg?6Zn?1Mn?2Sn?0.5Ca 镁合金的显微组织和力学性能进行研究。研究结果表明：合金铸态的相组成为α-Mg, Mn, Mg7Zn3, Ca₂Mg₆Zn₃ 和CaMgSn相组成。挤压态组织为完全动态再结晶组织,晶粒尺寸约为2.8 μm。固溶时效处理(T6,180 ℃+10 h)后,合金的强度明显增加,屈服和抗拉分别为320 MPa 和390 MPa。合金强度的提高主要是由于晶界强化,固溶强化和析出强化作用。     

非等温蠕变时效对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和耐腐蚀性能的影响

研究了非等温蠕变时效处理中升温速率和峰值温度对Al-Zn-Mg-Cu合金回弹性能、力学性能和耐腐蚀性能的影响。通过透射电镜分析了合金的析出行为和时效强化机理。结果表明：随着加热速率的降低和峰值温度的升高,合金的回弹率降低;晶内析出相的尺寸增大,而体积分数先增大后减小;晶界析出相逐渐变得不连续,无析出区扩大。经非等温蠕变时效（20℃/h,180℃）处理后的合金主要析出相为致密的η’相,晶界析出相不连续,无析出区的宽度约为44.2 nm。非等温蠕变时效（20℃/h,180℃）处理的合金力学性能和耐腐蚀性能均优于常见的等温蠕变时效（120℃,24 h）处理的合金,并且时效时间缩短了67%。     

Al-4.3Zn-1.4Mg合金板材的时效工艺研究

通过拉伸性能测定、电导率测定、显微组织结构分析等方法,研究了不同单级时效处理条件下Al-4.3Zn-1.4Mg铝合金的力学性能、电导率和显微组织结构。结果表明,试验铝合金的峰时效(T6)制度为120℃24 h,该铝合金的抗拉强度达到438 N/mm2,基体内有大量细小的沉淀相析出,晶界析出相呈连续分布。120℃过时效处理后,晶界析出相呈断续分布,有明显的晶界无析出带。     

铸锭预析出处理对Al-4.3Zn-1.7Mg-0.17Zr (wt.%)合金组织与性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和单轴拉伸(TS)等测试方法对比研究无预析出处理的单级均匀化工艺和有预析出处理的双级均匀化工艺对Al-4.3Zn-1.7Mg -0.17Zr(wt.%)合金铸锭及板材的显微组织和力学性能的影响。结果表明：半连续铸造急冷条件下合金中复合添加的Mn、Cr和Zr等微量元素以固溶体的形式保留在基体中,过饱和固溶体在均匀化处理过程中分解析出Al₆Mn、Al₇Cr及Al₃Zr等预析出相粒子。在无预析出处理的470°C×24h单级均匀化工艺条件下,基体中析出的预析出相尺寸较大,分布不均匀。通过低温预析出处理能显著改善预析出相在均匀化过程中的析出行为,获得尺寸细小分布弥散的预析出相,同时晶界非平衡共晶组织也能得以消除,合金铸锭能获得最佳的均匀化效果。预析出相粒子具有很好的热稳定性,在热轧及后续固溶时效等热处理过程中不发生明显粗化,因而能显著抑制晶界迁移和位错运动,提高合金板材性能。     

固溶-时效处理对B93合金锻件组织与性能的影响

采用力学性能测试、金相、X射线衍射物相分析、电子显微分析研究了固溶-时效处理对B93合金锻件组织和性能的影响。结果表明,B93合金锻件锻态存在大量的η(MgZn2)和Mg32(Al,Zn)49平衡相,表现出明显的力学性能各向异性;锻件固溶处理后平衡相溶入基体,力学性能各向异性基本消除。B93合金锻件最佳热处理工艺为470℃×50min固溶-120℃/24h+170℃/16h双级时效,双级时效后η’(MgZn2)从基体中弥散析出,析出相粒度在15~20nm,晶界上的平衡相呈离散状态,无沉淀析出带也比较窄,这是一种比较理想的显微组织结构模式。在此条件下,锻件的抗拉强度、屈服强度和伸长率的范围分别为437~439MPa、383~387MPa和5.5%~9.0%。     

预应变及时效处理对7A55铝合金残余应力及组织性能的影响

研究了预应变和时效处理对7A55铝合金残余应力和组织演变的影响。利用透射电镜和EBSD观察了微观组织,XRD测试了残余应力,显微硬度计测试了维氏硬度。试验结果表明:固溶后的试样,表面为压应力,沿轧制方向为-75 MPa,横向-115 MPa。经不同的预应变后,表面残余应力逐渐降低,施加2%的预应变后基本消除。180 ℃的时效温度下,残余应力的消减速度显著高于100 ℃和140 ℃下。随预应变量的增大,显微硬度逐渐增大,经3%的预应变后增大为92 HV0.5,提高了27.8%。显微硬度随时效时间的增加先增高后降低,峰值出现在15 h,100、140和180 ℃下时效时分别达到135、143和162 HV0.5。100 ℃×15 h的峰值硬度下晶内主要析出亚稳η′相,与基体呈共格关系;140 ℃时晶内析出相尺寸变大,出现圆片状η′相,与基体呈半共格关系;180 ℃时出现了短棒状η′相,尺寸达到5~20 nm,位相差小于10°的小角度晶界占了80%以上。     

不同变形温度下7050铝合金的动态析出行为分析

研究了7050铝合金在不同变形温度下,纳米级析出相Mg Zn2粒子的动态析出行为。结果表明,7050铝合金热变形曲线的波动与动态应变时效无关,而是由铝合金动态再结晶导致。热变形促使Mg Zn2析出,且析出量随温度升高而减少,析出相在晶界处的尺寸要大于在晶内的尺寸。7050铝合金在高速变形中Mg Zn2相有两种形态,二者同基体的融合解决了变形过程中的裂纹问题。     

锌镁比对7085铝合金时效组织演变的影响

通过硬度和电导率测试,结合金相显微分析、透射电镜微观组织观察和DSC分析,研究了Zn/Mg比对7085铝合金120℃单级时效的影响.结果表明,120℃时效时,不同Zn/Mg比值的7085铝合金分别在4h和26 h到达GP区和(n)相强化的2个峰值,但Zn/Mg=7.27的合金两个时效峰值时间较Zn/Mg=5.84的合金略微提前.微观组织观察表明,时效4h后Zn/Mg=7.27的合金晶内已经有较多粗大的沉淀相(5～10 nm)析出,衍射斑点显示这些较大沉淀相为 η’相,而在Zn/Mg=5.84的合金内则较少发现.细小的GP区的减少以及较大 η’相的析出,降低了第二相粒子对合金的强化效果.DSC结果也表明,Zn/Mg=7.27的合金的GP区和η′相的析出温度都较Zn/Mg=5.84稍微降低.