挤压温度对Al-Zn-Mg-Cu合金动态再结晶、时效组织和力学性能的影响

以Al-Zn-Mg-Cu合金为对象,研究了挤压温度对合金组织、织构及力学性能的影响。结果表明:当挤压温度为390~500℃时,随着挤压温度的升高,挤压态棒材发生动态再结晶程度由2.4%逐渐增大到41.3%,动态再结晶晶粒尺寸逐渐增大,而经固溶时效后,晶粒尺寸呈先增大后减小的变化趋势,其中挤压温度为430℃时的晶粒尺寸最大。挤压棒材固溶时效后的强度和伸长率均呈先增大后减小的趋势,其中挤压温度为430℃时的抗拉强度、屈服强度和伸长率均较高,分别为678.1 MPa、618.3 MPa和9.2%。与晶粒尺寸较小的时效态挤压棒材相比,晶粒尺寸较大的棒材具有更高的强度,其原因是由于大晶粒棒材中存在较多的硬取向Copper织构({112}?111?)和S型织构({123}?634?)。     

双级峰时效对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织与力学性能的影响

800 MPa级超高强Al-Zn-Mg-Cu合金对航空结构轻量化具有重要意义,但存在断裂伸长率波动较大的问题.本文提出了双级峰时效制度,系统对比了120℃单级时效、80℃一级时效和120℃二级时效处理后的微观组织和力学性能.结果发现:双级时效过程中,经一级时效处理后合金基体内析出了高密度的GP区,促进后续二级时效过程中...     

预变形对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金时效组织与力学性能的影响

利用TEM、XRD、SEM、DSC以及室温拉伸等方法,研究了预变形对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响。通过对比未经预变形和预变形量为3%及4%的Al-Zn-Mg-Cu合金时效态微观组织与拉伸力学性能,发现:预变形可以提高铝合金时效析出速率和密度,变形量为3%时可促进析出相在晶内弥散分布,但增加到4%会导致析出相粗化;经预变形处理后晶间析出相尺寸减小,晶界无析出带宽度降低;抗拉强度和屈服强度提高,伸长率略微提高,经3%预变形以及80℃、12 h和120℃、8 h时效后的抗拉强度可达到(813±4) MPa,伸长率为10.10%±0.77%。分析认为,预变形产生的位错为析出相形核提供了异质形核的质点,改善了其在晶内与晶间的分布状态。     

RE对铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和力学性能的影响

采用金属型铸造方法,制备了不同RE含量的Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金.利用力学性能测试、OM、SEM及EDS等分析测试手段,研究了RE对Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,随着RE加入量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均呈先增大后减小的趋势.在试验范围内,加入0.12％的RE(质量分数)时,合金具有最优的综合力学性能.加入适量RE可明显减小合金二次枝晶间距.RE主要偏聚在晶界和枝晶界处,以AlZnMgCuRE相形式呈短棒状存在.加入过量RE会对合金产生过变质作用,增大合金二次枝晶间距,AlZnMgCuRE相呈粗大的块状,割裂作用增加,降低合金的力学性能.RE还促进了Mg和Zn在Al中的固溶,增强了固溶强化作用.     

时效对喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

通过拉伸实验、三点弯曲法断裂韧性测定,借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察和X射线衍射分析等手段研究了时效对喷射沉积Al-9Zn-3Mg-2.5Cu.0.8Ni-0.8Zr合金的力学性能和组织的影响.结果表明,该合金经135℃×24 h时效能达到峰值强度(782 MPa),但韧性和延性较差;在175℃保温3h,韧性和延性有所提高,但强度大幅度降低;在135℃做第三级时效,能使强度回升至与峰值时效相当,达到770MPa,延性和韧性仍保持较高水平.     

Al-Zn-Mg-Cu合金的时效工艺研究

试验研究了不同时效工艺制度对Al-Zn-Mg-Cu合金组织及性能的影响规律,探讨了使7×××合金既具有较高强度又有较好的抗应力腐蚀性能的双级时效工艺.     

时效工艺对Al-Li-Cu-Mg合金组织及力学性能的影响

通过金相显微镜、透射电镜微和室温拉伸等手段,研究了热处理制度对新型Al-Li-Cu-Mg合金微观组织演变和力学性能的影响.结果表明,该合金主要存在四种第二相:立方AlCu2 Mn相、棒状AlxCuxMnx、球状δ’相和片层T1相.前两相为高温结晶相,对合金沉淀强化贡献较少,后两相分别为自然时效和人工时效主要强化相.随着时效温度的升高和时间的延长,合金中G.P.区、球状δ’相等溶解,针状T1相析出,并在温度达到160℃时T1相析出速度明显高于δ '相的溶解,并与δ '相形成对合金的复合强化;180℃后在晶界处发生回复和再结晶.合金的强度随微观组织的变化显著,在90～150℃时,随着时效温度升高和时间延长,合金的硬度和强度先降低后提高;高于160℃时,合金强度和硬度随时效进行迅速增高,20 h即达到时效峰值;高于180℃后,时效达到峰值后随时间延长因发生再结晶而使合金强度和硬度降低.初步判定合金时效强化理想工艺应为(160 ～ 170)℃×20 h.     

时效工艺对Ti1023合金微观组织和力学性能的影响

对比研究了直接时效和双重时效对Ti-10V-2Fe-3Al合金微观组织及力学性能的影响。结果显示,在相同的时效时间下,双重时效后试样的屈服强度略低于直接时效,但双重时效的延伸率远远高于直接时效。较之直接时效,双重时效具有更好的强度塑性匹配。断口分析表明,直接时效断口为沿晶断裂,高倍形貌显示为晶界延性断裂。而双重时效断口以穿晶韧窝为主。微观组织观察表明,双重时效良好的强度塑性匹配源于α/β相间的片层组织,晶界α相薄膜的抑制及时效后初始β晶界、晶内组织之间强度差的减少。     

双级时效对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用透射电镜(TEM)、显微硬度计、电导仪等研究了单级与双级时效处理对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果表明:与单级时效相比,双级时效处理的Al-Zn-Mg-Cu合金硬度有所降低,导电率明显提高。双级时效的终时效温度为140～180℃,终时效时间在8～14 h,随着时效温度的升高和时效时间的增加,合金试样的硬度均逐渐降低,导电率均逐渐升高。Al-Zn-Mg-Cu合金经475℃×4 h的固溶处理后,再进行120℃×8 h+160℃×12 h双级时效后,试样导电率达到37.6%IACS,比120℃×24 h单级时效处理试样的导电率提高了25.8%。     

烘烤温度对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响

利用透射电镜观察(TEM)、电子背散射衍射分析技术(EBSD)、能谱分析(EDS)以及力学性能测试研究了烘烤温度对高强Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着烘烤温度升高,η相体积分数有增加的趋势,而η'相数量变化不明显,同时小角度晶界比例升高。烘烤温度的升高促进合金的屈服强度和抗拉强度提升,当烘烤温度达到180℃时,屈服强度和抗拉强度分别为436 MPa和521 MPa。通过固溶强化、晶界强化、沉淀强化和位错强化机制的分析,认为180℃烘烤试样的高强度归因于位错强化效果较好。     

Al-Zn-Mg-Cu合金板材时效工艺对其硬度和电导率的影响

从一种Al-Zn-Mg-Cu合金5.0 mm厚度的热轧-中温轧制板材切取试料,在盐浴炉中进行470℃1 h固溶处理、水中淬火,然后进行不同人工时效制度处理,从而研究单级时效制度、双级时效制度对该Al-Zn-Mg-Cu合金板材的硬度、电导率的影响,确定了采用双级人工时效工艺制度处理该合金板材可获得好的综合性能。为实际生产该合金板材提供了一定的依据和技术支持。     

喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金双级时效的微观组织和力学性能研究

采用喷射沉积技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu合金。通过高分辨电子显微镜和硬度测试等手段,研究分析了双级时效处理对喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金经120℃(14 h)时效后,硬度达到峰值,晶内主要强化相为η′亚稳相和少量的GPⅡ区,晶界析出相呈连续分布;合金经120℃(14 h)+160℃(0.5 h)、120℃(14 h)+160℃(16 h)、120℃(14 h)+160℃(24 h)双级时效后,硬度较峰时效相比,分别下降了5.92%、11.13%、15%,它们的晶内析出相依次是细小的η′相、粗大的η′相、粗大的η相,晶界析出相呈断续状分布,晶内和晶界的析出相明显长大,并且在120℃(14 h)+160℃(16 h)、120℃(14 h)+160℃(24 h)时效后,出现了晶界无沉淀析出带。通过对TEM图像的测量,可以得到η相和η′相的晶格参数分别为0.520、0.860 nm和0.490、1.402 nm;对η和η′相解卷处理,可以提高像的分辨率,然后用jems对η和η′相模拟,可以确定原子的基本位置。     

时效工艺对Fe-24Al-La合金微观组织和力学性能的影响

针对神华企业电机铁芯服役过程中损坏和退磁率降低的问题,对Fe-24Al合金进行第三元素La合金化,并配合时效处理,制备一种新型电机铁芯用Fe-24Al-La合金。通过金相、XRD、显微硬度、压缩性能等表征方法来研究Fe-Al合金的微观组织、硬度与力学性能的内在规律,分析时效及稀土元素La的强韧化机理。研究结果表明:在Fe-24Al合金中添加稀土元素La后,铸态合金的晶粒尺寸显著细化,晶界数量增加;硬度和强度略有降低。随时效温度升高,合金金相组织变化并不明显,Fe-24Al和Fe-24Al-La合金硬度均呈现先上升而后下降的趋势,但Fe-24Al-La合金时效处理后的硬度高于Fe-24Al。XRD相结构分析结果表明:主要存在α-Fe、Fe Al和Fe3Al相,随时效温度升高相结构变化并不明显。稀土La合金化+时效处理使Fe-24Al-La合金压缩塑性显著增加,在压缩过程中合金未发生断裂,抗压强度略微降低,但仍可达1200 MPa。     

Fe含量对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和力学性能的影响

采用不同压力的挤压铸造方法制备了不同Fe含量的Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金,研究了Fe含量和压力对挤压铸造合金组织和力学性能的影响,并重点分析了合金的断裂行为.结果 表明:铸态下,合金中富铁相为汉字状A16 (CuFe),T4热处理后,富铁相A16(CuFe)部分转变为富铜的Al7 Cu2 Fe相.相比重力铸造合金,挤压铸造高铁含量Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金力学性能得到显著的提升,降低了富铁相的危害,这主要归因于压力作用下组织细化和铸造缺陷的减少.75 MPa压力下,含铁量为0.55 mass％的合金经T4热处理后的抗拉强度为464 MPa,屈服强度为325 MPa,伸长率为8.9％.     

时效制度对新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用X射线衍射、金相和扫描电镜等手段,结合力学性能检测和电导率测定,研究了单级时效和双级时效处理对铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和综合性能的影响。结果表明:随时效温度的升高和时效时间的延长,晶粒尺寸缓慢增大,电导率逐渐增加。铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金最佳的单级时效工艺为135 ℃×12 h,此时合金的硬度为231.8 HV0.2、抗拉强度为568 MPa、伸长率为2.8%、电导率为33.7%IACS;最佳的第二级时效制度为155 ℃×4 h,此时合金的硬度为216.9 HV0.2、抗拉强度为558.7 MPa、伸长率为4.1%、电导率为35.2%IACS。     

热处理对挤压态Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、硬度测试、拉伸试验及冲击性能测试,研究了3种不同热处理后Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.3Zr-0.15Ni-0.12Mn(质量分数,%)合金显微组织演变与力学性能的变化。结果表明:经T6处理合金的组织主要为α-Al基体、η′和η析出相,合金的平均硬度和抗拉强度分别达到210 HV和597 MPa,高于T4和T5工艺下的合金硬度和强度。η′和η相对于基体有一定的可动性,使合金的塑性降低,T6态合金的伸长率略低于T4态。T4和T5态合金的冲击断裂机制为脆性断裂,T6处理后合金的冲击性能得到明显改善,断裂机制为韧脆混合断裂。挤压态Al-Zn-Mg-Cu合金宜采用T6热处理工艺。     

时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织与性能的影响

向Al-Zn-Mg-Cu合金中添加0.22%的过渡族元素Ti,通过一级时效、二级时效与三级时效工艺处理,研究了时效工艺对含Ti铝合金的组织与性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、微控万能试验机、显微硬度计等测试合金铸态组织及相析出分布形态、时效后力学性能与断口形貌等。结果表明:添加Ti元素可以细化晶粒、改善枝晶偏析并强化合金;一级时效态合金具有最高强度586 MPa,三级时效态合金具有最大硬度与最长伸长率,强度与一级时效态相当,分别为183.2 HV0.1、8.8%和579 MPa。三级时效对合金的力学性能提高最显著。     

低温时效及微量Ag对超高强度Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能影响

研究了热处理工艺对Al-12.2%Zn-2.48%Cu-2.0%Mg-0.15%Zr-0.166%Ag(合金1)、Al-9.99%Zn-1.72%Cu-2.5%Mg-0.13%Zr(合金2)两种合金的组织与性能的影响.通过差热分析、金相组织观察、力学性能测试及EDS分析、SEM形貌观察,分析了两种合金的微观组织和力学性能的变化规律.结果表明,采用强化固溶后低温时效工艺可使合金在保持高强度的同时,改善合金的塑性.合金1经100℃×80h时效后的峰值强度达到了753MPa以上,伸长率为9.3%;合金2经100℃×48h时效后的峰值强度达到了788MPa以上,伸长率为9.7%.合金1中微量Ag的加入会促进G.P.区和过渡相的形成,并提高过渡相的稳定性,使合金到达峰值的时间延长,延缓过时效.但是向合金中添加微量Ag会促进粗大相的形成,消耗了合金元素Zn、Mg.     

时效工艺对Ti75合金显微组织及力学性能的影响

为了模拟Ti75合金焊接接头热影响区的组织,对其进行了β相区淬火处理。淬火后的Ti75合金为片层组织,采用不同工艺对其进行时效处理,研究了时效温度、时效时间对片层组织Ti75合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：β相区淬火后Ti75合金的屈服强度、抗拉强度随时效温度升高而降低,冲击韧性随时效温度升高先降低后升高。时效温度较低时,马氏体α′相分解为稳定的α相和β相,以弥散强化作用为主;随着时效温度的升高以及时效时间的延长,片层组织发生合并长大现象,达到一定程度时,软化作用占据主要地位。断口分析表明,淬火态断口呈现准解理平面特征,随着时效过程中软化作用的增强,解理平面上出现浅韧窝,塑性增加。     

变质及不同时效工艺对A356合金组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、电子万能拉伸机对Na、Sr、Sb变质后以及不同热处理工艺条件下A356合金的组织和力学性能进行研究。结果表明:在相同的生产条件下,Na、Sr、Sb均对A356合金共晶硅具有较好的变质效果,随后熔体保温过程中Na变质40 min后部分失效,Sr和Sb在变质后熔体保温2 h组织没有明显的变化。在Sb变质条件下,(535±5)℃固溶,保温8 h,时效温度为(155±5)℃,不同的时效保温时间下A356合金宏观组织和晶粒度没有明显的变化,随着时效保温时间的增加,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率由266 MPa、205 MPa、8%分别变化为295 MPa、227 MPa、6.5%。可根据工件性能要求选择合适的热处理工艺。