时效对挤压态喷射成形7055铝合金组织与性能的影响北大核心CSCD

采用拉伸实验、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等研究了3种不同时效工艺对挤压态喷射成形7055铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铝合金的晶粒细小,组织均具有方向性;Cu元素在晶界和第二相中的含量都比晶内的高;但经T6峰值时效处理后,合金出现部分沿晶脆性断裂区域,其抗拉强度达到705 MPa,断裂伸长率达到11.5%;经T76过时效处理后,合金沿晶脆性断裂区域减小,合金的抗拉强度达到659 MPa,伸长率为10.9%;经T74过时效处理后,韧性进一步改善,其抗拉强度为640 MPa,伸长率为15.3%。     

不同时效工艺对喷射成形7055铝合金组织与性能的影响

借助光学显微镜、透射电镜、硬度测试、拉伸性能测试和慢应变速率拉伸测试,研究了含Sc和Zr喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能。结果表明:T6处理后与未添加Sc和Zr的铝合金相比,含Sc和Zr合金的抗拉强度提高了45 MPa,伸长率提高了1.1%;回归再时效RRA处理后两种合金的硬度和强度几乎等同于T6处理的水平,而且抗应力腐蚀性能大幅提高。稀土元素Sc和Zr添加后合金的强度明显提高,在慢速率拉伸时合金峰值强度达到了798.9 MPa,伸长率达到了8.99%。     

热锻对喷射成形7055铝合金组织性能的影响

利用喷射成形技术制备了7055高强铝合金。借助拉伸性能测试,电化学工作站、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM) 等手段研究了热锻对挤压合金显微组织和性能的影响。结果表明：挤压合金的纵向抗拉强度达到642 MPa,屈服强度达到598 MPa,而锻造合金的抗拉强度和屈服强度却下降了,但延伸率、电导率和硬度有所上升,断口形貌均体现为韧性断裂;合金的主要元素在晶界和晶内的分布没有明显差别,但有所波动,且锻造后合金元素波动更明显;合金经过时效后晶内都均匀分布着GP区和η＇析出相,晶界η析出相则是断续的点状分布,但锻造后晶内析出相粗化,晶界析出相变多;锻造合金的耐蚀性比挤压合金有所提升。     

回归再时效处理对喷射成形7055铝合金挤压厚板组织与性能的影响

采用力学性能测试、抗剥落腐蚀性能测试、透射电镜(TEM)观察等方法,研究了回归再时效(RRA)处理对喷射成形7055铝合金挤压厚板微观组织与性能的影响。结果表明:厚板采用到温装炉的方式进行回归加热时,试样升温过程仍较长,提高回归加热温度有利于缩短试样在低温阶段的停留时间。试样经120 ℃×14 h预时效+(185 ℃×130 min、190 ℃×118 min)回归+120 ℃×24 h再时效两种RRA工艺处理后纵向屈服强度分别为649.3 MPa和652.6 MPa,高于T76试样的621.5 MPa;而抗剥落腐蚀性能与T76试样接近,达到EB级。试样经RRA处理后基体沉淀析出相主要为η′相+少量GP区,其尺寸为3~10 nm,晶界析出的η相呈断续分布。提高厚板试样在回归低温阶段的加热速率有利于提高试样再时效后的强度,而提高试样回归温度有利于提高RRA试样的抗剥落腐蚀性能。     

回归再时效对喷射成形7055铝合金组织和力学性能的影响

材料经过热挤压和双级固溶处理后,在不同的回归再时效工艺条件下进行了回归再时效处理,测试了时效态合金的抗拉强度、屈服强度、硬度和导电率,并观察其显微组织,研究回归温度和时效对合金组织和性能的影响。结果表明:采用温度160℃回归3 h的回归再时效处理可以使试样抗拉强度达到695 MPa,屈服强度达到680 MPa,硬度达到224.08 HV,导电率达到29.66%IACS。     

挤压态喷射成形8009耐热铝合金组织性能的研究

采用喷射成形和挤压工艺制备了8009耐热铝合金,通过金相显微镜、扫描电镜和力学性能测试等试验,对挤压件的组织和性能进行了分析。结果表明:挤压态合金在室温下的抗拉强度达到415MPa,屈服强度达到345MPa,伸长率达到22.5%;在250℃时,合金抗拉强度为221MPa,屈服强度为208MPa,伸长率为13.33%。挤压态8009合金经400℃暴露24h后对合金的中温力学性能没有影响。     

淬火水温对喷射成形7055铝合金性能的影响

采用电子散斑法残余应力测试、显微硬度测试、拉伸力学性能测试、剥落腐蚀、极化曲线分析等手段,研究了淬火水温对喷射成形7055铝合金淬火残余应力、力学性能、时效硬化行为及剥落腐蚀性能的影响。结果表明:室温(25℃)淬火后试样表层存在严重的淬火残余压应力,L和LT方向残余应力最大值分别可达到-352 MPa和-302 MPa,提高淬火水温至60℃、80℃,L方向最大残余应力降低14%、25%,LT方向最大残余应力降低12%、31%。随着淬火水温由室温提高至60℃、80℃,7055铝合金时效硬化行为无明显变化,T74时效态拉伸性能差异不大,腐蚀电流密度逐渐增大,剥落腐蚀性能发生轻微恶化,由PB降低至PC、PC+。     

挤压工艺对喷射成形6061铝合金组织与性能的影响

在2 000 kN四柱液压机上对铸态、喷射态6061铝合金进行挤压处理,研究了挤压温度、挤压比对喷射态合金微观组织及力学性能的影响,分析了挤压态合金的断裂机理,并对比了铸态、喷射态合金挤压后的力学性能.结果表明,当挤压比为6.25时,随着挤压温度的升高,合金试样发生再结晶的晶粒数量增加,到250 ℃时形成均匀细小的等轴晶组织;合金的硬度和抗拉强度随挤压温度的升高而降低;但伸长率却随挤压温度的升高而升高.当挤压温度为250 ℃时,合金晶粒尺寸随挤压比的增大而减小;伸长率和抗拉强度随挤压比的增大而升高;而硬度受挤压比变化的影响则不大.挤压态合金的断裂机理为微孔聚集断裂."喷射+挤压"态合金的抗拉强度和伸长率都比"铸造+挤压"态合金的高.     

时效制度对7055铝合金弯曲蠕变时效成形的影响

采用自制的单曲率弯曲蠕变成形装置,针对7055铝合金板材进行系列蠕变时效成形试验。测得不同时效制度下试样的回弹量、力学性能与微观组织,并与人工时效试样进行了对比分析。结果表明,回弹量随着时效时间的延长和时效温度的升高而降低,但回弹极限基本不受影响;弯曲蠕变时效试样较人工时效试样具有较高的强化效果和电导率;弯曲蠕变时效后试样的晶粒尺寸和形状与人工时效试样无明显区别,但其析出相则比人工时效试样细小和密集。     

喷射成形7055铝合金FSW焊工艺与性能

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为4 mm的喷射成形7055铝合金板进行焊接试验.分析了焊接速度和旋转频率对接头力学性能的影响,对焊缝的显微组织和断口进行了微观分析.结果表明,当焊接工艺参数选择合适时,可得到外形美观,无缺陷的焊缝.另外焊接接头力学性能与焊接工艺参数存在一定的关系,在旋转频率为1 000r/min,且焊接速度为100 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到455MP,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节.     

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。     

喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了7055铝合金的大规格喷射成形锭坯.通过显微组织分析和力学性能测试,研究工业规格喷射成形7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响.结果表明,喷射成形7055铝合金锭坯规格可达d 260 mm×1600 mm,晶粒为等轴状,粒度宏观均匀,主要在20～30 μm,组织无明显宏观偏析,锭坯致密度达到98.2 %.喷射成形态材料的T6态σb为500～543 MPa,显示控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越.喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密,大规格产品的T6态纵向σb提高到745 MPa,δ为12.8 %.     

7055喷射成形高强铝合金激光焊接头组织及性能

采用激光焊接对2 mm厚喷射成形的7055-T76511铝合金进行焊接试验。通过显微硬度和拉伸试验测试焊接接头的力学性能,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)以及X射线衍射(XRD)分析焊接接头的微观组织。结果表明,7055铝合金激光焊接头无明显的软化区,焊缝显微硬度最低,约为130~140 HV,接头的抗拉强度372 MPa,伸长率4.1%。焊缝组织有明显的三个区(热影响区、熔合区和焊缝区)。热影响区组织是产生了部分再结晶的等轴晶粒;熔合区由于非均匀形核形成了等轴非枝晶区(non-dendritic equiaxed grain zone,EQZ),晶粒尺寸3~8μm;焊缝区靠近熔合线为柱状枝晶,中心为胞状枝晶。     

断续时效工艺对7055铝合金组织和性能的影响

对7055铝合金进行了60、80℃不同时间的时效处理。通过透射电镜分析了微观组织,并测量时效后的7055铝合金导电率、显微硬度和屈服强度。结果表明:60℃时效120 h后合金得到的组织和性能最好。     

喷射成形7055铝合金MIG焊接头组织与力学性能

对喷射成形和热挤压工艺制备的7055铝合金进行MIG焊焊接试验。对焊接接头组织及其力学性能进行了研究,试验结果表明:焊缝组织主要为树枝状晶,熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为等轴晶,热影响区为粗大的等轴晶组织;接头的抗拉强度为112.5 MPa,焊接系数约为0.68;拉伸断口扫描观察显示,接头的断裂特征呈现为韧性断裂和脆性断裂。     

喷射成形7055铝合金的热加工图

在Gleeble-3500热力模拟试验机上对喷射成形7055铝合金进行了等轴压缩试验,基于动态材料模型DMM绘制了合金的热加工图,确定了7055铝合金一定应变下的"安全区"和"非安全区"。结果表明:在试验条件下,应变量为0.3和0.6的热加工图变化不显著,流变失稳区所对应的功率耗散效率迅速下降。当应变量为0.6时,适宜的加工参数为395~450℃和0.006~0.082 s~(-1),此时变形组织中发生动态再结晶;不宜进行加工的区间为350~450℃和0.22~5 s~(-1),该区间下变形组织易产生绝热剪切带,应当规避。     

多级时效对7055铝合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了多级不同时效处理对7055铝合金经三级固溶处理后的组织和力学性能的影响。结果表明,三级固溶处理后7055铝合金的组织主要存在MgZn_2和Al_2CuMg相,时效处理并未改变合金的相组成,但三级时效处理组织中MgZn_2相显著增多;同时,时效处理可以改善7055铝合金的各向异性,提高合金的力学性能。合金的最佳热处理工艺方案为:三级固溶(450℃×2 h)+(465℃×1 h)+(475℃×1.5 h)和三级时效处理(120℃×24 h)+(175℃×1.5 h)+(120℃×24 h),此时合金的硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为195.2 HV0.5、673 MPa、621 MPa和10.24%。     

回归再时效工艺对7055铝合金板材组织及性能的影响

通过TEM、SEM、DSC等分析及拉伸试验、电导率测试,对7055铝合金板材回归再时效后的显微组织、性能进行了系统研究。结果表明,随着回归时间的延长,回归再时效处理后的合金强度先升高后降低,导电率单调升高。与T6态相比,合金经回归再时效处理后,晶界析出相间距变大,呈断续分布,且晶内强化相的尺寸也发生了一定程度的粗化。当合金板材的回归再时效工艺为121℃×24 h+170℃×30 min+121℃×24 h时,7055铝合金板材的综合性能最优,抗拉强度达630.75 MPa,屈服强度达588.75 MPa,导电率达34.75%IACS,断裂机制为混合型断裂。     

热锻对喷射成形7055-T6合金组织和性能的影响

以喷射成形7055-T6铝合金为对象,借助万能力学试验机、电化学工作站、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段研究热锻对挤压合金显微组织与性能的影响。结果表明:挤压合金的纵向抗拉强度为705 MPa,屈服强度为665 MPa,断口形貌表现为沿晶断裂,而锻造后合金的抗拉强度、屈服强度分别下降了33 MPa和34 MPa,但伸长率、硬度和导电率均有所上升,断口形貌表现为韧性断裂;挤压合金晶粒较均匀,组织有方向性,但热锻后合金部分晶粒长大合并,部分晶粒破碎;合金晶界析出相中的主要元素含量均比基体高,且热锻后合金晶界析出相中的Mg、Zn元素含量降低,Cu元素含量升高;合金经峰值时效后,晶内GP区和η′析出相为主,晶界析出相近似连续分布,导致合金耐蚀性不好;锻造后晶界和晶内析出相均长大粗化,使得合金强度下降,耐蚀性提高。     

时效对7055铝合金厚板淬透性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和差示扫描量热法,研究了时效制度对7055铝合金厚板淬透性的影响.结果表明:人工时效前进行长时间的自然时效可提高板材的淬透性,自然时效和人工时效的淬透深度分别约为78和45 mm,而自然+人工时效的淬透层深度可达100 mm.冷却速率减小时,析出了粗大的η平衡相,溶质和空位浓度降低,时效后的η′沉淀强化相数量减少,尺寸增加,因此硬度降低.人工时效前的长时间自然时效有利于慢速冷却处形成稳定的GP区,最终得到数量更多、分布更均匀弥散、尺寸更细小的η′沉淀强化相,硬度升高,提高了淬透性.