淬火析出对Al-Zn-Mg-Cu合金时效行为的影响(英文)

采用硬度测试、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)研究淬火和时效(T6、T7、RRA)对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织的影响。研究发现水淬合金经T6时效后的硬度最高。T7和RRA时效后样品的淬火敏感性相当,较T6时效的高1.2%。TEM观察表明,合金的淬火敏感性主要是由缓慢冷却时非均匀析出引起的。大量η相在再结晶晶粒内的Al3Zr弥散粒子和(亚)晶界上形核,而S和T相在有高密度位错和缺陷的亚结构区生成。时效后,平衡η相周围的η'相更加粗大。经T6、T7、RRA处理后,这些析出相的尺寸和形貌呈现出不同的特征。DSC结果与TEM观察结果一致。T6态的DSC曲线和T7、RRA态的不同,反映了不同的微观组织。     

淬火介质对7055铝合金晶界析出行为的影响

采用透射电镜研究了淬火介质对7055铝合金晶界析出相及无沉淀析出带的影响。结果表明，空气淬火时，合金冷却过程在晶界上析出η平衡相。合金经室温水淬及沸水淬火合金时效后，晶界析出相尺寸差别小，呈链状连续分布；晶界无沉淀，析出带较窄，平均宽度分别约为33nm和43nm。空气淬火合金时效后晶界析出相尺寸差别较大，呈不连续分布；晶界无沉淀，析出带很宽，约102nm。对其原因进行了分析和讨论。     

亚晶界对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火过程的影响

通过末端淬火试验研究了亚晶界对Al-7．01Zn-1．26Mg-1．43Cu合金淬火过程中的淬透性和第二相析出行为的影响。两组试样分别在440℃和480℃温度下固溶处理,以获得不同的再结晶分数。结果表明,亚晶界能够增大合金最大硬度值,但会明显降低淬透层深度。由于亚晶界的增加而引起的表面能的变化降低了相变激活能,故能够促进η’相的形成及向η相的转变。     

四种Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性研究

采用第一性原理在JMatPro7.0软件的Al基数据库完成4种Al-Zn-Mg-Cu合金时间-温度-转变(TTT)曲线和CCT曲线计算。结果表明:7055合金的主合金元素总量及Cu含量最高,TTT曲线和CCT曲线在左上方;7085合金的Cu含量最低且Zn/Mg比值最高,TTT曲线和CCT曲线在右下方,平衡相析出的孕育期最长,开始析出温度和鼻尖温度最低,合金的淬火敏感性最低;7075合金Zn/Mg比值最小且晶内存在非共格的E(Al_(18)Cr_2Mg_3)相,合金的淬火敏感性最高。实验研究表明与冷却速率960℃/s处相比,冷却速率1.8℃/s处7075、7055、7050和7085 4种合金淬火态的电导率差值和时效态的硬度下降率均减小,硬度下降率分别为35.5%、19%、13.8%和9.5%,此处4个合金固溶体的晶格常数及淬火析出相的尺寸及面积分数依次减小,因此其淬火敏感性依次降低。     

冷却速率对7050铝合金淬火析出行为的影响

基于末端淬火的高通量实验,结合扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)研究了7050铝合金的淬火析出行为。结果表明：随着冷却速率的降低,电导率增加,淬火析出相的种类和形核位置均增加。有利形核析出的位置顺序为大角度晶界、小角度晶界(亚晶界)、再结晶晶内(Al₃Zr粒子)、位错和亚晶内(Al₃Zr粒子)。淬火析出相的析出顺序为η相、S相、T相和Y相。随冷却速率的降低,η相依次在大角度晶界、小角度晶界、再结晶晶内(Al₃Zr粒子)和部分亚晶内析出;当冷却速率低于630℃/min时,S相在亚晶(界)析出,T相在再结晶晶内(Al₃Zr粒子)和高位错密度的亚晶(界)处析出;当冷却速率低于164℃/min时,Y相在亚晶的位错处析出,η相和T相也在亚晶内析出。     

Al-Zn-Mg-Cu合金的淬火敏感性

采用分级淬火试验方法,结合对合金峰时效态硬度、淬火态电导率的测试,拟合得到新型Al-7.5Zn-1.7Mg-1.4Cu-0.12Zr合金的温度—时间—性能(TTP)曲线,并与传统的7B04和7150合金进行比较。结果表明:新型合金的TTP曲线鼻温大约在290℃,其孕育期约为4.5 s,与同等条件下制备的7150合金(320℃,2.6 s)和7B04合金(335℃,0.1 s)相比,其TTP曲线的鼻温最低,对应的孕育期最长,反映出新型合金过饱和固溶体的稳定性最高,具有最低的淬火敏感性。进一步的TEM分析表明,随着鼻温附近保温处理时间的延长,合金内部的淬火脱溶析出现象不断加剧。淬火诱导脱溶η相优先在(亚)晶界上形核析出,在晶内依附于已存在的Al3Zr弥散相粒子形核析出;时效后,在这些粗大η相周围形成一定宽度的无沉淀析出带。合金的成分及组织形态影响和决定着合金的淬火敏感性;新型合金淬火可以适当降低冷却速度以减小残余应力。     

Al-Zn-Mg-Cu合金时效析出相的研究

采用硬度测试、电导率测量、透射电镜及三维原子探针对Al-Zn-Mg-Cu合金470℃固溶2h,然后120℃时效后的合金组织和相关性能进行分析.结果表明,试验合金在120℃时效6h后硬度值的变化比较小,此时的强化析出相为GPI区和η’相,GPI区是由Zn和Mg共同组成的团簇,η’相的化学成分不是固定的,Zn/Mg比的范围为1～1.6.合金的电导率在时效初期迅速升高,时效时间超过6h后合金的电导率上升的速度比时效初期的小.     

时效析出对2E12铝合金疲劳断裂行为的影响

测试等屈服强度条件下190℃,1h欠时效和190℃,46h过时效状态Al-Cu-Mg系2E12铝合金的疲劳寿命,并分别采用扫描电镜和透射电镜观察了疲劳断口形貌及时效析出特征,并在此基础上解释时效析出对2E12铝合金疲劳断裂行为的影响。结果表明;疲劳裂纹主要萌生于试样表面的粗大残留相位置;由于过时效试样晶内析出大量的S平衡相降低疲劳变形时的位错滑移可逆性,加剧晶界处位错塞积程度;同时晶界上较宽的无析出带和沿晶界析出的粗大针状S相进一步促进晶界集中变形和开裂,从而降低过时效试样的疲劳寿命。     

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...     

淬火温度对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金组织和与性能的影响

强度接近800MPa的超高强Al-Zn-Mg-Cu合金在航空工业上拥有广阔的应用前景,对结构轻量化具有重要意义,但较差的耐蚀性能限制了该合金的应用。本文通过控制淬火用的水介质温度（简称淬火温度）,在超高强Al-Zn-Mg-Cu合金晶间形成淬火析出相来调控耐腐蚀性能。研究对比了经不同温度淬火后的峰时效态微观组织、拉伸力学性能、晶间腐蚀性能以及剥落腐蚀性能,发现：提高淬火温度有助于形成晶内与晶间淬火析出相,促进时效析出相断续分布,并提高了晶间析出相中Cu元素含量;当淬火温度升高至80℃,室温拉伸强度性能仅下降了1.4%,但晶间腐蚀深度降低了约50%,剥落腐蚀由ED级优化为PC-EA级,但继续增加淬火温度则降低耐蚀性能。分析认为,淬火温度在60-80℃之间时,晶界区域形成的淬火析出相提高了晶界电位,阻断了腐蚀扩展通道,同时由于晶内淬火析出相的数量较少,在不显著降低力学性能的前提下提高了耐腐蚀性能。     

Cu 含量对Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能和断裂行为的影响

介绍了Cu含量对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能和断裂行为的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等方法对合金的组织和断口进行了分析。结果表明,Cu含量对合金中粗大金属间化合物的类型和含量有较大的影响。含w（Cu）=2．3％的高Cu的Al-Zn-Mg-Cu合金中粗大金属间化合物较多,Al2CuMg较多。过时效状态下,高Cu的Al-Zn-Mg-Cu合金断口以粗大的Al2CuMg粒子开裂的韧窝为主;含w（Cu）=1．7％的低Cu合金断口以晶粒内小的穿晶韧窝为主。高Cu的Al-Zn-Mg-Cu合金中粗大的Al2CuMg粒子消耗了大量的Cu,降低了合金强化的潜力,在过时效状态下促进合金开裂。     

The tensile response and fracture behavior of an Al-Zn-Mg-Cu alloy: Influence of temperature

A high-performance, high-strength, and novel AI-Zn-Mg-Cu alloy in the T7751 condition was deformed to failure in laboratory air environment at ambient and elevated temperatures. Temperature influenced the tensile response of the alloy for both the longitudinal and transverse orientations. Strength decreased with an increase in test temperature, with a concomitant improvement in ductility. Test results indicate the alloy response to be the same for both the longitudinal and transverse orientations. No major change in the macroscopic fracture mode was observed with the direction of testing. Tensile fracture, on a microscopic scale, revealed features reminiscent of both ductile and brittle mechanisms. The microscopic fracture behavior was a function of test temperature. The mechanisms and intrinsic micromechanisms governing the tensile fracture process are discussed in terms of mutually interactive influences of microstructural effects, matrix deformation characteristics, test temperature, and grain boundary failure.     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金时效沉淀相分析

利用喷射成形技术制备了超高强Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金。随后对试验合金进行热挤压,758K固溶2h和393K时效20h,利用透射电子显微镜(TEM)对时效后的合金进行形貌、选区电子衍射、高分辨像观察,得到各种沉淀相形貌和析出相与基体的位相关系。经过标定后确定,时效后的合金中存在3种纳米级沉淀相:η′相、GP(II)区、L12-Al3Zr,GP(II)区和Al3Zr与基体共格结合。     

铝合金回归再时效状态的超峰时效强度行为分析

3种Al-Zn-Mg-Cu合金经过100℃或者120℃预时效24h,并在200℃分别回归一定时间后再时效,均显示出超过该合金预时效状态的强度,甚至高于相同温度单级时效的峰值强度,最高达到795MPa,且显示出较好的延伸率．显微组织分析及微区成分分析表明,较短时间的回归处理所引起的晶界无析出带经过再时效后变窄甚至消失,对应的晶内组织也非常弥散．而峰时效状态下虽然晶内组织弥散,但都显示出明显的晶界无析出带组织特征．铝合金回归再时效（RRA）状态的超峰值时效强度的原因可以归结为,再时效使回归时产生的晶界无析出带变窄或消失,使晶界强度提高;与此同时,晶内仍然保持和获得更加弥散的组织状态及更高的析出强化效应．     

淬火速率对AlZnMgCu(Zr)合金断裂行为的影响

通过室温力学性能测试,光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了淬火速率对AlZnMgCu(Zr)合金断裂行为的影响.结果表明:含Zr小于0.1%合金随着淬火速率的降低,由穿晶破断和沿晶开裂的混合型断裂逐渐转变成沿晶断裂;其主要原因是淬火速率降低使晶界无沉淀析出带(PFZ)宽化.含Zr大于等于0.1%的合金随着淬火速率的降低由穿晶破断为主的断裂逐渐转变成沿晶开裂和穿晶剪切的混合型断裂;沿晶断裂的产生主要是由于晶界无沉淀析出带宽化;穿晶剪切主要是由于慢速淬火过程中晶粒内部析出了大量粗大的η平衡相.     

强化固溶对Al—Zn—Mg—Cu合金力学性能和断裂行为的影响

研究了强化固溶对提高7075和7055铝合金力学性能的效果,结果表明,逐步升温固溶处理可使最终固溶温度超过多相共晶温度而不产生过烧组织,提高残余可溶结晶相的固溶程度和合金力学性能,强化固溶的7075和7055合金的抗拉强度分别达到660和750MPa,且延伸率保持约10％,一般固溶7055合金的强度仅与强化固溶7075合金的强度相当,断口分析显示,两种合金的断裂属晶内韧窝断民沿晶断裂的混合断裂,强化固溶后,残余结晶相引起的内韧窝断裂减少,沿晶断裂增加。     

粗大第二相及时效析出相对Al-Mg-Si合金延性断裂的耦合影响

针对Al-Mg-Si合金采用不同固溶处理和时效处理获得粗大第二相颗粒与析出相颗粒之间体积分数的相对变化,研究粗大第二相颗粒与析出相颗粒对合金断裂应变的耦合影响.结果表明:两种颗粒间含量的相对变化对Al-Mg-Si合金断裂应变的影响呈非单调性,粗大第二相颗粒含量较高的合金经较高温度时效时,其断裂应变值高于粗大第二相含量较低但经较低温度时效的合金的断裂应变值.根据强韧化效果相对变化对此试验现象进行分析讨论,采用多尺度断裂模型很好地模拟了该两相颗粒对断裂应变的耦合影响.     

Effect of galvanic corrosion between precipitate and matrix on corrosion behavior of As-cast magnesium-aluminum alloys

In the present study, the corrosion behavior of an as-cast magnesium alloy was studies focusing on the galvanic corrosion between a precipitate and Mg-rich matrix. Through immersion and electrochemical tests, the variation of the corrosion behavior with the alloy composition and alloy system was discussed in detail. The corrosion rate of an as-cast alloy increased abruptly to 9 wt.% Al in both alloys, but in the composition range of over 12 wt.% Al, the corrosion rate reveals a different tendency than the alloy system. The β-phase that is a typical precipitate in an Mg-xAl alloy is a more potent cathodic phase than is the ternary precipitate in a Mg-xAl-LZn alloy. In the case of the Mg-xAl alloy, the formation of a galvanic cell between the precipitate and matrix promotes the preferred dissolution of the matrix, but the precipitate in the Mg-xAl-lZn alloy has a minor effect on the corrosion behavior of the Mg-rich matrix. However, the corrosion rate of as-cast Mg-xAl and Mg-xAl-lZn alloys which contain precipitate, depends mainly upon the corrosion behavior of the Mg-rich matrix, which is influenced by the Al content. It depends additionally upon the variation of the Anode-Cathode Area Ratio (ACAR) and the chunk breakage of precipitate during corrosion.