Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu超高强铝合金厚板固溶过程的组织演变

采用金相显微分析、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了80 mm厚超高强Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu铝合金热轧板经第一级470℃以及第二级480℃固溶处理前后的相和组织的演变。结果表明,该合金热轧板中主要存在粗大块状的Al2Cu Mg相、长棒状Al7Cu2Fe相及含Zn Mg Cu的细小析出相等,经470℃固溶处理5 min后,Zn Mg Cu析出相基本溶入基体,90 min后完全溶入基体。经470℃1.5 h+480℃5 h双级固溶处理后存在极少量未溶Al2Cu Mg相,板材组织仍为部分再结晶组织,晶粒总体轮廓与热轧态的相似;随第一级470℃及第二级480℃固溶时间的延长,该合金厚板晶粒形态变化较小,沿轧制方向伸长且部分晶粒中存在细小亚晶组织,亚晶尺寸随固溶时间延长而缓慢长大。     

固溶处理对Al-9.0Zn-2.8Mg-2.5Cu-0.12Zr-0.03Sc铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、差热分析(DSC)和透射电镜(TEM)研究复合添加0.03%Sc 与0.12%Zr 及固溶处理对Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu合金组织性能的影响,以及添加少量(小于0.1%)的Sc是否能得到高性能铝合金。结果表明：添加0.03%Sc与0.12%Zr可以使Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu合金出现“花瓣状”的Al3(Sc,Zr)析出相;Al3(Sc,Zr)粒子对位错有强烈的钉扎作用,明显抑制 Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu 合金在均匀化和挤压过程中的再结晶;多级固溶明显优于单级固溶,可以在添加少量Sc(小于0.1%)时,避免Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu发生再结晶：(420°C,3 h)+(465°C,2 h)为最佳固溶条件,此时Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu?0.12Zr?0.03Sc合金的抗拉强度为777.29 MPa,伸长率为11.84%。     

固溶时间对Al-6.8Zn-2.2Mg-1.8Cu合金板材组织和性能的影响

通过室温力学性能试验、电化学极化测试、光学显微镜和扫描电镜分析等,研究480℃固溶不同时间对Al-6.8Zn-2.2Mg-1.8Cu铝合金板材组织与性能影响。结果表明,随着固溶时间的延长,合金中残余结晶相数量减少,再结晶的体积分数增加,抗拉强度、屈服强度和抗应力腐蚀性能均先升高后降低。在480℃固溶30 min时,合金的力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为639.6 N/mm2、624.3 N/mm2和13.6%,同时合金的抗腐蚀性能较好。     

固溶温度对Al-11.7Zn-2.2Mg-2.0Cu-0.12Zr铝合金组织及性能的影响

采用拉伸试验机、金相显微镜、XRD、SEM以及EMPA等手段对合金元素总含量超过15%(质量分数,下同)的新型超高强Al-11.7Zn-2.2Mg-2.0Cu-0.12Zr铝合金不同固溶温度处理后的组织与性能变化规律进行了研究。结果表明:晶内的固溶度随温度升高逐渐增加,在474℃时基本达到稳定状态,约有99%的Zn、Mg以及75%的Cu溶入晶内,其余的合金元素富集在晶界第二相内,此时,第二相主要由含Cu的η以及T相构成;合金的最佳固溶温度为474℃,此时合金的抗拉强度(σb)为688 MPa、延伸率(δ)为8%;温度为476℃时,合金局部区域出现轻微过烧,导致延伸率迅速降低;断口分析显示,随固溶温度的提高,再结晶程度增加,晶界第二相数量减少,合金的拉伸断口由较低温度时的沿晶+穿晶混合断口转变为较高温度时的沿晶断口为主。     

浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响

研究了浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响。结果表明,与金属型重力铸造相比,挤压铸造可以显著细化合金的微观组织,减少铸件缩松缺陷,从而提高其力学性能。在金属型重力铸造下,初生α-Al相晶粒尺寸随着浇注温度的增加而增大。在挤压力为60MPa时,随浇注温度的增加,α-Al相晶粒尺寸先减小而后增加。在浇注温度为720℃时,凝固组织的二次枝晶间距最小,约为26.3μm,铸件的抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和4.0%。铸件经过470℃固溶10h+130℃时效24h热处理后,抗拉强度和伸长率分别达到590MPa和4.7%,获得了良好的强韧化效果。     

多级固溶处理对Al-5.8Zn-2.0Mg-2.0Cu合金挤压材组织与性能的影响

采用力学性能和电导率测定及剥落腐蚀、透射电镜组织观察等方法,研究了Al-5.8Zn-2.0Mg-2.0Cu合金挤压材固溶处理制度对最终组织和性能的影响。结果表明:在常规固溶处理基础上增加高温固溶处理的多级固溶处理制度,可以提高挤压材的力学性能,电导率有所降低,剥落腐蚀性能和纤维状分布的组织变化不大;此外,该合金挤压材中除分布有ZrAl3弥散质点外,还有较粗大的S相存在。     

固溶处理对Mg-8Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了固溶处理对Mg-8Al-1Zn-1Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg_2Si相组成。固溶处理过程中,β-Mg17Al12相溶于基体而形成α-Mg过饱和固溶体,粗大的汉字状Mg_2Si相颗粒逐渐溶解、溶断而转变为相对细小的球状。随固溶处理时间延长,合金的硬度逐渐降低;室温与150℃下的抗拉强度、屈服强度和伸长率逐渐提高。合金的拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

固溶处理对Mg-6Al-3Zn-0.25Mn合金组织和性能影响

研究了固溶处理对Mg-6Al-3Zn-0.25Mn铸造镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态和固溶态组织主要由α-Mg基体和Mg₁₇Al₁₂相组成,经过400、410和420℃保温18 h固溶处理后,第二相的种类没有发生变化,大量的Mg₁₇Al₁₂相溶入到α-Mg基体中,合金组织中残留了少量颗粒状Al₄Mn相,同时也出现了梅花状Mg₁₇Al₁₂相。此外,合金经400℃×18 h处理后,晶粒细化程度最好,且表面清晰平整无缺陷,其室温力学性能得到了明显改善,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了184.1 MPa、135.5 MPa和8.9%。     

双级固溶对Al-5.8Zn-2.7Mg-1.6Cu铝合金应力腐蚀性能的影响

采用正交试验法研究了双级固溶温度和时间对Al-5. 8Zn-2. 7Mg-1. 6Cu铝合金的显微组织、硬度、电导率、室温拉伸性能和慢应变速率拉伸性能的影响。结果表明,对Al-5. 8Zn-2. 7Mg-1. 6Cu铝合金硬度影响最显著的因素为二级固溶温度和二级固溶时间,当二级固溶温度一定时,随着二级固溶时间的延长,硬度先增大后减小;当二级固溶时间一定时,随着二级固溶温度的增大,硬度逐渐增大。对电导率影响最显著的因素为一级固溶温度和一级固溶时间,当一级固溶温度一定时,随着一级固溶时间的延长,电导率先增大后减小;当一级固溶时间一定时,随着一级固溶温度的增加,电导率逐渐增大。对抗拉强度影响最显著的因素为一级固溶温度和二级固溶时间,当一级固溶温度一定时,随着二级固溶时间的延长,抗拉强度逐渐增大;当二级固溶时间一定时,随着一级固溶温度的增大,抗拉强度先减小后增大。对抗应力腐蚀性能影响最显著的因素是一级固溶时间和二级固溶时间。对硬度、电导率、抗拉强度、抗应力腐蚀性能较有利的双级固溶工艺分别为460℃×120 min+475℃×40 min、450℃×90 min+475℃×40 min、440℃×90 min+470℃×50 min、450℃×120 min+470℃×40 min。     

热挤压对Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金组织和性能影响

以Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金为研究对象,通过重力金属型铸造方法获得Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金铸锭,并对该铸锭进行了均匀化处理和热挤压。通过金相显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机等分析、测试手段,研究了铸态、均匀化处理态和挤压态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金显微组织和力学性能。试验结果表明,铸态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金经均匀化处理后,显微组织变得更加均匀,金属间相含量减少;均匀化的Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金经热挤压后,晶粒尺寸和金属间相显著减小,金属间相分布更加弥散、均匀。与铸态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金相比,挤压态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金的抗拉强度和延伸率显著提高,提高幅度分别达41.2%和218.2%。     

锻造对Al-6.3Zn-2.1Mg-2.1Cu合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验和断裂韧性测试等方法,研究了Al-6.3Zn-2.1Mg-2.1Cu合金锻造80 mm厚板材的组织和性能。结果表明,热轧制备的T6态板材存在明显的各向异性和厚度方向性能的不均匀性;而单道次大变形量热锻工艺制备的T6态板材的各向异性可以改善,并提高了厚度方向性能的均匀性。     

固溶处理对Al-0.9Mg-0.6Si-0.7Cu合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-0.9Mg-0.6Si-0.7Cu合金,通过电导率测试、显微组织观察、力学性能测试、XRD物相分析以及α(Al)基体点阵常数的计算等方法研究了固溶温度(525~570℃)对该合金微观组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,实验合金最佳的固溶时效工艺为555℃×45 min固溶水淬,185℃×5.5 h时效;在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为396 MPa、377 MPa、19.5%和38.9%IACS。XRD物相分析表明,合金主要由α-Al基体和Mg2Si等合显微组成;通过基体点阵常数的精确计算,能较好地表征合金的固溶程度。固溶处理后残留的析出相粒子和再结晶程度是影响合金拉伸断口形貌的主要因素。     

硼对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金组织及性能的影响

研究了B对Mg-7Al-0．4Zn-0．2Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：加入微量的B就能使合金的晶粒得到显著的细化，并且随着B加入量的增加，细化效果越明显，当B的加入量（质量分数，下同）为0．15％时，平均晶粒尺寸由未变质合金的约140μm细化到约40μm。分析认为：具有密排六方结构的高熔点化合物AIB2可作为α-Mg的异质核心，从而细化镁合金晶粒。微量B的加入使铸态合金的力学性能得到不同程度的提高，当B的加入量为0．15％时，合金的显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别比未变质合金提高13．1％、19．5％和22．0％，冲击吸收功约为未变质合金的2．3倍。B的加入量为0．10％时，合金的伸长率比未变质合金提高21．6％，     

硅对Zn-40Al-2.5Cu合金性能的影响

采用螺旋形流动性试验、尺寸稳定性试验、磨损性试验等方法,研究了硅含量对Zn-40Al-2.5Cu合金的流动性、尺寸稳定性及耐磨性能的影响规律.结果表明:随着硅含量的增加,Zn-40Al-2.5Cu合金的流动性和密度逐渐减小,尺寸稳定性逐渐增大,硅含量为4.5wt％时合金具有最好的耐磨性能.     

快速凝固+热挤压制备Al-10.7Zn-2.4Mg-0.9Cu合金的组织和性能

采用单辊熔体旋转法制备Al-10.7Zn-2.4Mg-0.9Cu合金带材,利用热挤压将带材坯料制成棒材,对其微观组织和力学性能进行研究。结果表明:所制备的带材由过饱和固溶体α(Al)等轴细晶构成,晶粒尺寸为3~5μm;合金经挤压后存在粗大第二相,析出相主要为MgZn2相,挤压态棒材抗拉强度为499.8 MPa,伸长率达到了15.3%,断口呈韧性断裂特征;经T6热处理后,合金中有细小的沉淀相析出,使得室温力学性能得到提高,抗拉强度达到631.9 MPa,伸长率有所降低,断口呈韧脆混合断裂特征。     

Zr和Ho对Al-6Zn-2.5Mg-1.6Cu铸态合金组织和性能的影响

通过熔铸方法制备了含Ho和Zr的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金样品,采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪观察和分析合金的组织及成分,采用显微硬度计、涡流电导仪及拉伸试验等方法对合金的性能进行了研究。结果表明,同时添加Ho、Zr后,合金组织显著细化,且杂质减少,晶界净化。当加入0.5%Ho、 0.2%Zr时,合金的力学性能最优,其抗拉强度为221 MPa,伸长率为3.83%。当加入0.5%Ho时,合金的硬度、电导率下降,但再加入Zr后,随着Zr含量的增加,硬度逐渐增加,而电导率呈缓慢降低的趋势。综合考虑合金的组织和性能,合金中Ho、Zr的最佳加入量应分别为0.5%、0.2%。     

水热环境下Al-9.2Zn-2.4Mg-1.5Cu铝合金挤压板的固溶时效行为

对挤压后的Al-9.2Zn-2.4Mg-1.5Cu合金进行固溶时效处理,其中时效处理在水热环境下完成。采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和万能材料试验机等研究了各状态下合金的微观组织和力学性能。结果表明,Al-9.2Zn-2.4Mg-1.5Cu铝合金挤压板经固溶后合金未发生再结晶,晶粒仍呈纤维状,但晶内出现大量亚晶结构,且随着固溶温度的升高,亚晶结构数量也在增加。其次,由于合金Zn含量较高,均匀化后仍残留较多低熔点T相,挤压后低熔点T相沿挤压方向呈链状分布,固溶后部分低熔点T相回溶。当合金固溶温度为475℃时,水热环境下随着时效时间的增加,合金的抗拉强度先增加随后减小,水热时效时间10 h时达到峰值,其抗拉强度为733.53 MPa,屈服强度为694.83 MPa,伸长率为13.00%。     

固溶处理对Al-9.8Zn-2.37Mg-2.22Cu-0.12Zr铝合金拉伸性能、微观组织及断口形貌的影响

采用拉伸力学性能测试、金相观察、SEM和EDS等方法研究了固溶温度与时间对Al-9.8Zn-2.37Mg-2.22Cu-0.12Zr铝合金微观组织、拉伸性能及断口形貌的影响.结果表明,固溶时间过短或温度过低,可溶第二相粒子难以充分回溶到基体中去,不利于发挥合金的时效强度潜力;而固溶温度过高或时间过长则易导致试样过烧.能谱分析表明,在固溶处理过程中发生溶解的粒子主要为AlZnMgCu型化合物,而残留的粗大第二相粒子则主要是含Fe化合物.固溶处理后残留的粗大第二相粒子数量和再结晶程度共同影响着拉伸断口形貌.     

固溶处理对Al-9.8Zn-2.37Mg-2.22Cu-0.12Zr铝合金拉伸性能、微观组织及断口形貌的影响

采用拉伸力学性能测试、金相观察、SEM和EDS等方法研究了固溶温度与时间对Al-9.8Zn-2.37Mg-2.22Cu-0.12Zr铝合金微观组织、拉伸性能及断口形貌的影响.结果表明,固溶时间过短或温度过低,可溶第二相粒子难以充分回溶到基体中去,不利于发挥合金的时效强度潜力;而固溶温度过高或时间过长则易导致试样过烧.能谱分析表明,在固溶处理过程中发生溶解的粒子主要为AlZnMgCu型化合物,而残留的粗大第二相粒子则主要是含Fe化合物.固溶处理后残留的粗大第二相粒子数量和再结晶程度共同影响着拉伸断口形貌.     

固溶处理对Al-5.6Zn-2.15Mg-1.55Cu-0.22Cr合金锻件组织性能的影响

采用拉伸试验机、涡流电导仪、金相显微镜、扫描电镜等分析手段,研究了固溶处理工艺对Al-5.6Zn-2.15Mg-1.55Cu-0.22Cr合金锻件力学性能和电导率的影响。结果表明：单级固溶处理时,随着固溶温度升高,粗大第二相逐渐溶解,合金的强度增大;而温度继续升高时,出现晶粒尺寸长大甚至过烧等问题,降低了合金的强度;随着固溶温度升高,电导率逐渐降低。双级固溶处理,粗大第二相明显减少,晶粒组织均匀细小,强度和电导率均超过单级固溶处理的最大值,双级固溶处理能显著提高锻件的力学性能和电导率。