7N01铝合金120℃单级时效的组织和性能

利用光学金相、扫描电镜、透射电镜、硬度和差热分析等研究了7N01铝合金在120℃下时效性能变化与析出演变情况。结果表明：7N01强化元素充分固溶处理后,难溶的Fe、Mn元素等与Al、Si等形成了棒状α-Al（FeMn）Si相,时效过程中,α-Al（FeMn）Si吸附并溶解基体析出的Mg、Zn等元素,形成α-Al（FeMnMgZn）Si。合金在120℃下时效,随着时效时间的延长,硬度不断上升,并在时效48 h后达到第一个硬度峰值,峰值硬度为138 VHN,继续时效,硬度开始稍有下降,时效到72 h后硬度又缓慢上升,直至时效到96 h时,7N01硬度达到第二个峰值,峰值硬度为146 VHN。硬度变化本质上反映了120℃时效过程中强化相从GPⅡ到η＇相转变。     

7N01铝合金时效析出行为及其对性能的影响

通过DSC差热分析、硬度和电导率测试,室温拉伸及显微组织的分析,研究了时效对7N01铝合金型材组织与性能的影响。结果表明,自然时效过程中,过饱和固溶体析出GP区使得电导率下降而硬度上升,在自然放置10 d后逐渐趋于稳定;在110℃4 h+140℃(0~30)h下进行人工时效,在6 h强度达到峰值,14 h后,硬度及电导率的变化趋势减弱,20 h后,电导率达到峰值并趋于稳定。     

自然时效对A7N01铝合金光纤激光-变极性TIG复合焊接头组织和性能的影响

对4 mm厚的A7N01铝合金光纤激光-变极性TIG复合焊接头进行自然时效,通过金相显微试验、力学性能测试、差热分析、透射电镜分析等方法研究了自然时效对复合焊接头显微组织、力学性能的影响规律. 结果表明,自然时效30天后,焊接接头力学性能明显提高并达到稳定,接头抗拉强度较焊态时提高了约15%,均值达到369 MPa,为母材的83%,其断后伸长率从焊态3.1%提高到4.4%. 去除余高后,抗拉强度进一步提高到394 MPa,达到母材94%断后伸长率提高到7.6%. 断裂位置均在焊缝处,断口为韧窝状,为典型的韧性断裂. 自然时效后,焊缝显微组织没有发生明显改变,但焊缝中的析出相数量和尺寸比焊态时增多,焊缝中主要析出相主要为GP区及部分亚稳态η′相和η稳定相. 这些析出相能够钉扎位错,提高焊接接头强度.     

T6时效和T6I4时效对7N01铝合金高温动态力学性能与组织演化的影响

采用分离式霍普金森压杆、金相显微镜、透射电镜研究了T6和T6I4两种时效处理工艺对7N01铝合金高温动态力学性能及组织演化的影响。结果表明：两种时效态的7N01铝合金的动态屈服应力均随应变速率的提高而增大。随着温度的升高,合金动态屈服应力降低,位错密度下降。在150℃和250℃条件下,T6I4态铝合金的动态屈服应力较T6态铝合金高。而350℃条件下,T6I4态铝合金析出相基本回溶,T6态铝合金析出相明显粗化,T6I4态铝合金的动态屈服应力较T6态铝合金低。     

T5态7N01铝合金挤压型材的组织及拉伸性能各向异性

对T5热处理状态下的7N01铝合金挤压型材进行微观组织观察和拉伸强度测试。试验结果表明,7N01型材显微组织存在一定程度上的不均匀以及各向异性,沿挤压方向上的晶粒被拉长形成形变织构。这种形变织构能够更有效地抵抗挤压方向上的塑性变形,因此沿挤压方向的强度比垂直于挤压方向高,伸长率下降约2%。7N01铝合金挤压型材在室温抗拉强度约为368 MPa,屈服强度约为318 MPa,综合性能表现良好。     

脉冲MIG焊对7N01铝合金焊接接头组织及力学性能的影响

采用金相、硬度、拉伸和微型剪切试验研究了7N01S-T5铝合金单脉冲MIG焊、双脉冲MIG焊和超微弧焊三种焊接工艺条件下焊接接头的组织及力学性能.结果表明,焊接热影响区晶粒长大,且析出强化相出现在晶界处;双脉冲MIG焊焊接接头系数高于单脉冲焊和超微弧焊,超微弧焊接接头韧性优于单脉冲和双脉冲焊接接头.     

时效工艺对2219铝合金组织和力学性能的影响

采用力学性能测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法,研究了时效工艺对2219铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,在120℃时效时,合金时效响应缓慢,长时间处于欠时效状态,力学性能偏低,在150、165和175℃时效时,由于GP区和θ″相的叠加效应,时效强化曲线呈现双峰特征,时效过程分为欠时效、峰时效和过时效3个阶段,且随着时效温度提高,响应速度加快,到达峰值时间缩短,断后伸长率下降;综合考虑合金的强度和伸长率,2219铝合金适宜的时效工艺为165℃×24 h,时效后合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率分别为412.2 MPa、310.8 MPa和7.9%。     

激光对7N01铝合金复合焊焊接接头组织性能的影响

采用激光-MIG复合焊的方法,对高铁用7N01铝合金进行了焊接工艺试验,对复合焊过程中激光的作用进行了研究。给出了激光对焊缝成形的改善效果,测定并分析了接头的硬度分布,讨论了激光的加入对接头微观组织的影响。试验表明:激光的加入能够抑制驼峰,可以增大熔深,并且在文中所给参数下,不会对热影响区造成显著影响。本文最后探讨了激光-MIG复合焊过程中,激光作用的机理。     

断续时效对7B52叠层铝合金组织和力学性能的影响

通过硬度测试、拉伸测试、扫描电镜以及透射电镜研究了T6I6断续时效对7B52叠层(7A62/7A01/7A52)铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:大量细小η′相均匀析出,使7B52-T6I6时效态下的屈服强度和抗拉强度比T6态下的分别提高了22.5 MPa和20.5 MPa;由于较高的Mg、Zn含量,7A62层铝合金在T6I6时效态下还发生了η′相的二次析出,引起额外强化作用,致使7A62层的屈服强度和抗拉强度比7A52层铝合金分别高155.0 MPa和120.2 MPa。7A62层合金与7A01层合金具有较大的强度差异,使其界面结合强度弱;而7A52/7A01界面则具有较高的结合强度,界面周围发生明显塑性变形,断裂处界面呈不平整状。7B52叠层铝合金的最佳断续时效工艺为一级时效(120℃、2 h)+二级时效(65℃,20 d)+三级时效(120℃,18 h)。     

7N01铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能

研究了在不同焊接参数的条件下,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能.结果表明,在特定的旋转频率和前进速度匹配条件下,下压量在0.3～1.0 mm范围波动,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度均能够稳定在340 MPa以上,达到母材的80%左右.通过扫描电镜观察断口发现,搅拌摩擦焊接头断口以韧窝型为主,在低倍下部分断口呈现出明显的分层现象,两层间分界部分呈现出阶梯状形貌.接头硬度测试表明,后退侧的平均硬度略高于前进侧,这也与拉伸测试中接头普遍断于前进侧的现象吻合.     

断续时效对Al-Zn-Mg-Cu铝合金厚板力学性能和局部耐腐蚀性能的影响

本文研究了一种7XXX系铝合金厚板T6I76、T73和T6三种时效状态的硬度、室温拉伸和电导率,并采用晶间腐蚀、剥落腐蚀、极化曲线和交流阻抗测试方法研究了其局部耐腐蚀性能。结果表明：T6I76试样的强度和硬度与T6试样的相当,但局部耐腐蚀性能明显增强,且优于T6试样和T73试样的。T6I76试样经过预时效、淬火和低温长时间时效处理后,晶内沉淀强化相(η′相)特征与T6试样相似,但强度更大;与T73试样相比,T6I76试样的η相中Cu含量更高、Zn含量更低、间距更大,且晶界附近无沉淀析出带宽度更窄,这能有效地阻断沿晶阳极溶解通道,得到更好的局部耐腐蚀性能。     

预拉伸变形对欠时效7N01铝合金板材疲劳断裂的影响

针对工业化生产的7N01铝合金板材,采用拉伸实验、疲劳实验和微观组织结构表征等手段研究了预拉伸变形对欠时效态7N01铝合金板材疲劳性能和疲劳断裂特征的影响。结果表明,预拉伸变形量增大至20%,欠时效态7N01铝合金板材中合金相粒子的形状、尺寸、数量、分布以及薄带状晶粒的尺寸和形状基本保持不变。然而,板材表现出明显的加工硬化效应,其屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别由181 MPa、233 MPa和95 HV增大至254 MPa、271 MPa和117 HV,延伸率从23.2%降低至5.2%。在应力175 MPa、应力比R=0的疲劳循环加载条件下,随预拉伸变形量的增加,欠时效态7N01铝合金板材的疲劳寿命呈现出先缩短再延长又缩短的趋势。未预拉伸变形试样的疲劳寿命为6.06×10⁵cyc,5%预拉伸变形可将铝板的疲劳寿命延长75%,达到了1.06×10⁶cyc,而3%和20%的预拉伸变形将铝板的疲劳寿命分别缩短至4.21×10⁵和2.89×10⁵cyc。5%～16%预拉伸变形使欠时效态7N01铝合金板材基...     

时效制度对7003铝合金组织性能的影响

通过室温力学性能测试、导电率测试和透射电子显微镜(TEM)形貌观察,研究了7003铝合金在自然时效T4、单级人工时效T6、双级人工时效T53、回归后未经室温停放的RRA-1和回归后经过室温停放三天的RRA-2等不同时效制度下的显微组织变化特征以及性能变化规律。研究结果表明:按照T4→T6→T53→RRA-2的顺序,合金的抗拉强度依次下降,屈服强度依次上升,导电率依次升高; T4状态下的伸长率最高,T6状态下的伸长率最低; RRA-1状态下抗拉强度和屈服强度均偏低; RRA-2状态下抗晶间腐蚀性能最好。综合比较发现,RRA-2是提高试验用7003铝合金综合性能的有效途径。     

6N01铝合金水冷MIG焊接头组织和性能

针对6N01铝合金熔化焊接头软化问题,研究了水冷对MIG焊接头组织和性能的影响,并与自然冷却条件下接头进行对比.金相试验结果表明,水冷使填充和盖面焊道部分熔化区变窄,焊缝近熔合线的柱状晶区变宽,焊缝内部等轴晶细化;显微硬度试验结果表明水冷条件下接头软化区范围明显变窄且硬度提高;软化区TEM观察显示水冷减少了β'析出相长大;水冷还提高了MIG焊接接头屈服强度和抗拉强度.结果表明,水冷能优化6N01铝合金MIG接头组织并提高力学性能.     

T9I6断续时效对2219铝合金组织和力学性能的影响

采用维氏硬度测试、室温拉伸测试、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等分析方法研究了T9I6断续时效工艺对2219铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:2219铝合金T9I6峰值时效的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为490 MPa、385 MPa、12.4%,与T852峰值时效相比,分别提高了9.9%、15.3%、6.0%;这主要是由于在T9I6断续时效中,第二级低温长时的时效会促进析出细小弥散的GP区,经第三级时效得到均匀细小的θ′相。     

焊接环境湿度对A7N01S-T5铝合金MIC焊接接头性能影响

采用单脉冲MIG焊,在环境焊接实验室内对高速列车用铝合金材料A7N01S-T5进行焊接,焊接环境相对湿度为50％、60％、70％、80％、90％,对所焊接头进行拉伸、冲击、硬度等力学性能研究.结果显示接头强度随着相对湿度的增加先降低后有所回升;接头硬度随湿度增加无明显变化规律.分析原因:随湿度变化,焊缝内气孔的数量、大小及分布形态变化是导致接头性能变化的主要原因.     

高速列车用高强A7N01铝合金焊接接头的组织与性能

通过维氏硬度计、扫描电镜、能谱仪对高速列车用A7N01铝合金MIG焊接接头的显微硬度、微观组织、疲劳断口形貌及组织成分进行试验分析。结果表明,焊接接头热影响区淬火区晶粒细小,晶内有很多细小的强化相;软化区晶粒粗大,晶内细小强化相较少,强化相在晶界处聚集长大。热影响区晶内有很多粗大化合物Al8Fe2Si,这些粗大化合物中杂质元素Fe、Si含量较高,容易导致疲劳裂纹的萌生。在粗大化合物的边界部位有强化相MgZn2析出。焊接接头硬度分布不均匀,软化区硬度明显低于淬火区,焊缝硬度最低,为72.1 HV,母材硬度最高,为135 HV。疲劳模拟试验表明,在靠近熔合线的热影响区产生了疲劳裂纹,并在淬火区扩展至试样最终断裂。疲劳裂纹倾向于沿晶扩展,疲劳断口上有很多沿晶二次裂纹。     

第二级时效工艺对7E49铝合金组织性能的影响

研究了第二级时效工艺对7E49铝合金硬度、导电率、拉伸性能和抗剥落腐蚀性能的影响,分析了合金时效析出相与断口形貌的演变规律。研究结果表明：随着第二级时效温度的升高或时间的延长,合金析出相以η′相和η相为主,晶内析出相尺寸增大,晶界析出相呈现断续分布,相间距增大,晶界无析出带(PFZ)变宽;合金强度降低但抗剥落腐蚀性能提高,韧性和塑性增强,断裂模式由脆性断裂演变成韧性断裂。第二级时效工艺分别为150℃(8～48)h、160℃(6～36)h和170℃(2～16)h时,合金屈服强度都在450 MPa以上,剥落腐蚀评级EA级以上,能够满足产品性能需求。