固溶-冷变形-时效工艺下超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的组织及性能

采用X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、电导率测试、硬度测试、拉伸试验、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验,研究了冷变形对超高强Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.204Zr-0.0757Sr铝合金组织及性能的影响。结果表明,相比传统固溶-时效工艺,合金在固溶-冷压缩-时效工艺下平均晶粒尺寸减小,硬度、电导率、小角度晶界比例、抗拉和屈服强度增大和抗腐蚀性能变好。在固溶-冷压缩-时效(100℃/24 h)工艺下合金的硬度、电导率、屈服、抗拉强度达到了2430 MPa、25.085%IACS、683.2 MPa和734.7 MPa,延伸率为6.1%,且晶间腐蚀深度为28.57μm,晶间腐蚀等级为二级。     

固溶-冷变形-时效工艺下超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.204Zr-0.0757Sr组织及性能研究

采用X射线衍射分析（XRD）、电子背散射衍射分析（EBSD）、电导率测试、硬度测试、拉伸试验、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验,研究了冷变形对超高强铝合金Al - 13.01Zn - 3.16Mg - 2.8Cu - 0.204Zr - 0.0757Sr组织及性能的影响。结果表明,相比传统固溶—时效工艺,合金在固溶—冷压缩—时效工艺下平均晶粒尺寸减小,硬度、电导率、小角度晶界比例、抗拉和屈服强度增大和抗腐蚀性能变好。其中固溶—冷压缩—时效（100 ℃×24 h）工艺下合金的硬度、电导率、屈服、抗拉强度达到了243.0 HV、25.085 %IACS、683.2 MPa和734.7 MPa,延伸率为6.1%,且晶间腐蚀深度为23.81 um,晶间腐蚀等级为二级。     

预回复工艺对7085铝合金组织与性能的影响

采用X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、电导率测试、硬度测试、拉伸试验、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验等方法,研究了预回复工艺对7085铝合金组织与性能的影响。结果表明,固溶前的预回复处理对合金的晶体取向存在一定影响,降低了位错密度,细化了晶粒尺寸(平均晶粒尺寸从7.414μm降到6.809μm),提高了硬度(从199.0 HV提高到212.5 HV)、屈服强度(从481.2 MPa提高到552.4 MPa)、抗拉强度(从528.2 MPa提高到582.0 MPa)。此外,预回复处理明显提高了合金的抗晶间腐蚀性能,但是合金的电导率略有降低,抗剥落腐蚀性能也略微下降。定量分析显示,预回复显著提高了固溶强化和时效沉淀强化的总和,这也是合金强度提高的主要原因。抗剥落腐蚀性能的降低可以归因于合金低角度晶界百分比的降低。     

热压缩-ECAP-热压缩-预回复-固溶-时效下7085铝合金组织性能及各向异性

以自主熔炼的7085铝合金(Al-7.0Zn-1.41Mg-1.50Cu-0.14Zr-0.023Sr)为实验对象,通过EBSD、XRD、硬度及电导率、拉伸性能、晶间腐蚀及剥落腐蚀试验,研究了热压缩—ECAP—热压缩—预回复—固溶—时效态下7085铝合金不同方向的组织与性能。研究表明:ECAP后续增加的热压缩处理进一步促进了合金的再结晶,消除了大部分ECAP加工后的位错和亚晶,小角度晶界比例提高,平均晶粒尺寸变大。热压缩对合金硬度和电导率峰值大小影响不大,抗拉强度和屈服强度降低,塑性变化不大,同时力学性能的各向异性变大。抗晶间腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能均有所提高,但是相比于热压缩—ECAP—预回复—固溶—时效处理,其抗腐蚀性能的各向异性变大。     

预回复对Al-11.5Zn-3.5Mg-2.3Cu-0.24Zr挤压材固溶-T652组织与性能的影响

采用硬度与电导率测试、拉伸试验、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验并借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等方法,研究了预回复退火对Al-11.5Zn-3.5Mg-2.3Cu-0.24Zr铝合金挤压材固溶-T652处理组织与性能的影响。结果表明:与未经预回复退火相比,预回复退火可有效抑制合金的再结晶,细化晶粒尺寸,降低平均晶界角度,显著提高低角度晶界百分比;预回复退火能够保持同等抗拉强度的情况下,提高该合金的屈服强度和抗腐蚀性能;位错强化和低角度晶界强化是合金屈服强度提高的主要因素。     

预回复对Al-13.0Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.2Zr-0.07Sr铝合金挤压材在T652态组织与性能的影响

采用X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、电导率测试、硬度测试、拉伸试验、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验,研究了固溶处理前的预回复处理(250℃×24 h+300℃×6 h+350℃×6 h+400℃×6 h)对高合金化铝合金Al-13.0Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.2Zr-0.07Sr挤压材在T652态组织与性能的影响。结果表明,固溶前的预回复处理降低了位错密度,减小了平均晶粒尺寸(8.764μm vs.4.835μm)和平均晶界角度,显著提高了低角度晶界数目分数(0.410 vs.0.658)和电导率(24.6%ICAS vs.26.3%ICAS),降低了硬度(228.2 HV vs.227.0 HV)、屈服强度(680.3 MPa vs.662.5 MPa)、抗拉强度(714.5 MPa vs.695.5 MPa)和伸长率(7.6%vs.5.6%),提高了抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能;定量分析显示,预回复处理轻微降低了合金位错强化、低角度晶界强化和高角度晶界强化的总强化,合金强度的降低主要归因于合金固溶强化和时效沉淀析出相强化的总强化的降低;抗腐蚀性能的提高可以归因于合金低角度晶界数目百分比的提高。     

热机械加工对Al-13.0Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.2Zr-0.07Sr合金组织与性能的影响

采用X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、电导率测试、硬度测试、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验,研究了预回复固溶时效处理前的热机械加工(Thermo-mechanical processing,TMP)对超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.2Zr-0.07Sr组织及性能的影响。结果表明,TMP(450℃/2 h+460℃/2 h+470℃/2 h(水淬)固溶、400℃/24 h过时效、约45%压缩量)处理后降低了合金的位错密度(0.150→0),减小了平均晶粒尺寸(6.256μm→5.012μm)和平均晶界角度,显著提高了低角度晶界数目百分比(0.618→0.700),电导率(25.3%IACS→27.2%IACS)和伸长率(8.1%→8.2%)基本未发生变化,降低了硬度(229.6 HV→221.0 HV)、屈服强度(653.8 MPa→599.5 MPa)、抗拉强度(701.9 MPa→646.3 MPa),提高了抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能。定量分析显示,热机械加工轻微提高了合金位错强化、低角度晶界强化和高角度晶界强化的总强化,合金强度的降低主要归因于合金固溶强化和时效沉淀析出相强化的总强化的降低。抗腐蚀性能的提高可以归因于合金低角度晶界数目百分比的提高。     

预回复对7085铝合金各向组织与性能的影响

通过对比分析热压缩-预回复-固溶(CPS)-时效工艺和热压缩-固溶(CS)-时效工艺,探究了预回复对7085铝合金不同方向的微观组织与性能的影响。结果表明:预回复处理不仅改善了晶粒等轴性,抑制再结晶,保留了合金位错密度,细化了晶粒尺寸(Y方向平均晶粒尺寸从18. 02μm降为10. 65μm),并且提高了合金中小角度晶界的比例。提高了7085铝合金的抗剥落腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能,Y方向晶间腐蚀深度仅为19. 65μm。此外,合金的抗拉强度和屈服强度提高,塑性有所降低。合金抗腐蚀性能和力学性能存在各向异性。     

预回复对Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr铝合金组织与性能的影响

采用电子背散射衍射分析(EBSD)、X射线衍射分析(XRD)、硬度测试、电导率测试、拉伸试验、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验,研究了预回复处理(250℃/24 h+300℃/6 h+400℃/6 h)对超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr0.047Sr组织与性能的影响。结果表明:合金固溶前的预回复处理可以细化合金晶粒,平均晶粒尺寸从7.30μm减小到5.57μm;经预回复处理的合金中存在较多的低角度晶界,其比例为0.623。预回复处理对合金的硬度与电导率影响较小,但经预回复处理的合金强度明显提高。峰值时效(120℃/48 h)下经预回复处理的合金屈服强度为633.2 MPa,相对未预回复处理的合金屈服强度提高35 MPa。预回复处理对合金的抗晶间腐蚀与剥落腐蚀性能影响较大,晶间腐蚀等级从4级改善到3级;剥落腐蚀等级从EA级提升到PB级。     

固溶-大变形-时效下7085铝合金的强化机理

以固溶—时效和固溶—大变形(压缩、ECAP)—时效加工的7085铝合金为实验对象,分别采用拉伸试验机、X射线衍射仪(XRD)和晶体微区取向分析技术(EBSD)对7085铝合金的拉伸性能、内部的位错密度、单元边界(小角度晶界)和晶粒边界(大角度晶界)进行研究,结合拉伸试验测得的屈服强度,定量计算强化项对不同状态下铝合金的强化贡献。结果表明,相比常规固溶—时效工艺,固溶—大变形—时效工艺加工的7085铝合金的拉伸强度从381.2MPa分别提升到475.6和543.3 MPa;位错强化显著提高,从零分别提高到107.4和180.6 MPa;小角度强化显著提高,从10.4 MPa分别提高到89.1和116.4 MPa。7085铝合金强度提高来源于材料内部的位错和小角度晶界;固溶后的大变形加速了时效,降低了时效沉淀强化。并且发现强烈塑性变形加工(ECAP)的强化效果高于传统塑性变形加工(压缩变形)的效果。     

热机械处理对Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr铝合金固溶时效态组织及力学性能的影响

以固溶-时效和热机械处理(TMT)(固溶-过时效-热压缩)-固溶-时效加工的超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr为实验对象,分别采用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、硬度测试和拉伸试验研究合金组织晶粒晶界特征分布、内部的位错密度和力学性能,并定量计算位错强化和晶界强化值。结果表明:热机械处理对合金晶粒细化影响不显著,平均晶粒尺寸从7.30μm减小至6.04μm,晶界角度从21.45?下降到21.04?,小角度晶界比例从0.588下降到0.546;TMT使峰时效硬度从2146 MPa(120℃/48 h)提高到2268 MPa(100℃/48h),但对强度影响较小,二者屈服强度均为600 MPa左右,拉伸断口均为沿晶和撕裂混合断裂。合金分别经固溶及TMT-固溶后,晶界位错密度均为零,TMT使位错强化与晶界强化的总强化从58.8 MPa下降到57.4 MPa。     

双级时效对液态模锻6061铝合金性能的影响

利用加热炉、硬度计、拉伸试验机等设备研究了液态模锻6061铝合金在单级时效、双级时效等不同时效制度下的力学性能。结果表明：同单级时效相比,双级时效处理对合金的硬度影响不大。双级时效条件下,预时效和终时效温度顺序对液态模锻6061铝合金合金的抗拉强度影响不大,主要影响合金的屈服强度和伸长率;终时效温度越高合金屈服强度越高,强化速率越快,伸长率下降也越大。 液态模锻6061 铝合金在560 ℃固溶5 h后经200 ℃预时效1 h,185 ℃终时效3.5 h 时具有较好的力学性能,抗拉强度达到362.2 MPa,屈服强度达到311.5 MPa,伸长率为12.1%。     

二次热压缩对Al-13.0Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.2Zr-0.07Sr合金组织和性能的影响

等通道转角挤压技术(ECAP)能够有效细化晶粒的同时使得合金组织趋于均匀化。采用X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、电导率测试、硬度测试、晶间腐蚀试验等方法研究了Al-13.0Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.2Zr-0.07Sr合金热压缩-EACP之后,预回复固溶时效处理前的二次热压缩处理对合金组织、性能及其各向异性的影响。结果表明,铝合金经过热压缩-ECAP-热压缩-预回复-固溶-时效处理后,相对于未经二次热压缩的,Z方向的平均晶粒尺寸从21.287μm减小到12.946μm,低角度晶界比例从68.6%增加到71.4%,合金的电导率由24.4%IACS增大到26.1%IACS。Y方向上的屈服强度由586.3 N/mm~2提高至606.9 N/mm~2,抗拉强度由635.1 N/mm~2提高到了654.4 N/mm~2,同时一定程度地提高了合金三个方向的晶间腐蚀性能。根据Hall-petch理论得出晶粒细化是合金的屈服和拉伸强度得到提升的主要原因,合金内部各向异性的降低主要是由于二次热压缩带来的合金晶体取向的改变以及晶内沉淀析出相特征的改变导致的。     

Cu-Ni-Al-Si合金固溶-时效处理

用扫描电镜、硬度计、涡流导电率测试仪和万能试验机测试分析了固溶-时效工艺对Cu-Ni-Al-Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的强化机理.结果表明,该合金具有显著的时效强化特性,经960 ℃×1.5 h固溶 480 ℃×3 h时效工艺处理后,抗拉强度为860.3 MPa,屈服强度为743.7 MPa,伸长率为17.6%,合金的硬度达272 HB,导电率为18.9%IACS.     

7AXX铝合金的热处理工艺

采用正交设计试验法研究了7AXX铝合金热处理工艺,结果表明:固溶温度为470℃保温时间为1 h时合金中的过剩相已得到充分溶解。双级时效中对于材料布氏硬度值的影响因子先后顺序应为:终时效温度、终时效时间、预时效时间、预时效温度。7AXX铝合金双级时效的四因素中终时效温度是影响最终性能的主要因素,随着合金终时效温度的升高材料硬度降低。经470℃×1 h固溶+110℃×4 h+150℃×8 h热处理后,合金抗拉强度为750.27 MPa;屈服强度为562.57 MPa;断后伸长率为26.43%。     

第二级固溶温度对7050铝合金组织和性能的影响

为了研究双级固溶、双级时效处理下的固溶温度对7050铝合金的影响,采用常温拉伸、晶间腐蚀等方法研究了双级固溶、双级时效热处理制度下第二级固溶温度对7050铝合金组织和性能的影响。结果表明,随着第二级固溶温度的升高合金晶粒尺寸逐渐长大,残余第二相不断固溶。495℃时的S相基本固溶,残余第二相体积分数为0.19%,晶粒尺寸较小,合金屈服强度R_(eL)为655 MPa,抗拉强度R_m为694 MPa,伸长率A_(50 mm)为14.40%,综合力学性能最好。温度过高时合金发生过烧,性能减弱。晶间腐蚀从合金外部晶界开始向内部扩展,耐晶间腐蚀性能随着残余第二相的逐渐固溶而增强。     

喷射成形6061铝合金的热处理工艺

对喷射成形6061铝合金的热处理工艺进行研究,采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等研究固溶温度、时效温度和时效保温时间对合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随固溶温度的升高,合金硬度也随之升高,而其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率则先增大后减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度随时效温度的升高先增大后减小,断后伸长率却一直减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度曲线随时效温保温时间的延长呈驼峰状变化,断后伸长率则变化不大,只在17 h时有所增大;喷射成形6061铝合金的最佳热处理工艺为530℃固溶1 h+175℃时效8 h。     

含Sr 7085铝合金挤压材的热处理制度

采用显微硬度与电导率测试、拉伸试验、晶间腐蚀及剥落腐蚀试验、金相(0M)及扫描电镜(SEM)观察,研究了热处理制度对含Sr Al-7.0Zn-1.4Mg-1.5Cu-0.14Zr 7085铝合金挤压材性能的影响.结果表明:固溶处理对合金的拉伸性能影响显著,强化固溶合金强度要明显高于常规固溶合金,常规固溶(470℃×2 h)T76(121℃×5 h +153℃×16 h)时效处理合金的屈服强度与抗拉强度分别为436.8 MPa、492.25 MPa,而经强化固溶(470℃×2 h+480℃×2 h+490℃ ×2 h)T76处理的合金为471.8MPa、518.25 MPa;时效制度对合金的硬度、电导率及抗腐蚀性能有较大影响,T76(121℃×5 h+153℃×16h)时效处理后,合金获得较好的性能配合.本合金的最佳热处理制度为强化固溶T76时效处理,此时合金具有良好的综合性能.     

不同固溶制度对6082铝合金力学性能和腐蚀性能的影响

采用拉伸力学性能试验、电导率性能试验、剥落腐蚀试验、晶间腐蚀试验、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究了不同固溶工艺对轨道交通用6082合金板材力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明:530~560℃固溶及180℃时效处理后,6082合金板材的屈服强度和抗拉强度随着固溶温度升高而升高,而伸长率几乎保持不变。在530~560℃不同温度固溶处理的时效态6082板材的剥落腐蚀等级均为N级,显示出良好的耐剥落腐蚀性能,最大晶间腐蚀深度随着固溶温度升高而增加。不同温度固溶处理后时效态6082合金板材的晶界处均没有沉淀物析出,晶界附近的无沉淀析出带(PFZ)越宽,最大晶间腐蚀深度越深。     

压缩大变形对7085铝合金固溶-时效组织性能的影响

采用拉伸试验、X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验等方法,研究了压缩大变形(20%压缩、45%压缩)对7085铝合金固溶-时效组织性能的影响。结果表明:压缩大变形能提高合金的拉伸强度(从440.9 MPa分别提升到481.2 MPa和514.5 MPa),显著细化晶粒尺寸(平均晶粒尺寸从31.580μm分别降低到7.414μm和6.469μm),压缩大变形还能提高合金的抗晶间腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能,定量分析显示,压缩大变形处理显著提高了位错强化和小角度强化的总强化。