Microstructural evolution of high strength 7B04 ingot during homogenization treatment

The evolution of the microstructure and phases of the direct chill semicontinuous casting ingot of 7B04 super-high strength aluminum alloy during homogenization treatment was studied with metallographic analysis, scanning electron microscopy（SEM）, energy spectroscopy and differential scanning calorimetry（DSC）. The results show that a considerable amount of non-equilibrium eutectics containing AI, Zn, Cu and Mg exist in the direct chill semicontinuous casting ingot of 7B04 super-high strength aluminum alloy, and their melting point is 478℃. During homogenization treatment at 470℃, these eutectics dissolve into the matrix partly, coarsen and also transform into Al2CuMg phase whose equilibrium melting point is 490℃ in the alloy. Moreover, the homogenization treatment at 470℃ for 72 h results in the disappearance of the non-equilibrium eutectics though Al2CuMg phase can not dissolve completely.     

Effect of homogenization treatment on microstructure and hot workability of high strength 7B04 aluminium alloy

The effects of homogenization treatment on microstructure, overbumt temperature and hot rolling plasticity of high strength 7B04 aluminium alloy were investigated. Under the condition of homogenization at 470 ℃, the starting melting temperature of the primary eutectics in ingot of non-equilibium solidified 7B04 alloy is 478 ℃. Using two-step homogenization processing at ultra-high temperature which comprises heating the ingots to 470 ℃ at 10 ℃/h and holding for 64 h, and then heating to 500 ℃ at 1 ℃/h and holding for 10 h, the ingots of 7B04 aluminium alloy could safely pass the sensitive overbumt zone between 480 ℃ and 495 ℃, and the ordinary burnt phenomena of the ingots between 480 ℃ and 495 ℃ does not occur because the excess low-melting point eutectic phases in the as-cast alloy dissolve into the matrix during the two-step homogenization processing. Consequently, the hot rolling plasticity of ingot of 7B04 aluminium alloy is greatly improved.     

7B04铝合金的时效沉淀析出及强化行为

利用差示量热法(DSC)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、常规力学性能测试等手段研究了7B04铝合金时效沉淀析出及强化行为。结果表明:该材料存在显著的自然时效现象,大量的GPⅠ区沉淀析出是自然时效强化的主要原因;合金在120℃进行人工时效的初期析出大量GP区,使材料的强度迅速提高,时效8 h后,其横向极限抗拉强度即可达到570 MPa,时效22 h时可达强度峰值点,此时GP区(包括GPⅠ和GPⅡ区)和η′相是主要强化相;峰值时效后继续延长时效时间,材料的强度无明显降低,极限抗拉强度保持在590 MPa左右。     

二级时效温度对7B04-T74铝合金薄板组织及性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜组织分析手段和室温拉伸、电导率、剥落腐蚀、疲劳极限性能测试方法,研究了二级时效温度对7B04-T74合金2 mm厚薄板组织与性能的影响。结果表明:二级时效温度由165 ℃逐渐升高至175 ℃时,7B04-T74合金晶粒组织特征没有明显变化,晶内析出相数量减少且尺寸增加,晶界析出相粗大且断续分布;7B04-T74态铝合金薄板的室温拉伸抗拉强度、屈服强度明显降低,其伸长率无明显变化,电导率明显提升,剥落腐蚀级别无明显变化趋势。通过对比不同二级时效温度下7B04铝合金的组织与性能测试结果可知,7B04合金2 mm厚薄板由退火状态到T74状态的最优二级时效温度为173 ℃。     

时效制度对7B04铝合金组织和性能的影响

通过力学性能检测、扫描电镜和透射电镜观察,研究了不同时效制度、不同变形系数对7B04铝合金组织和性能的影响.结果表明:变形系数为12.5的合金其性能优于变形系数为6.5的合金;合金的断裂属晶内韧窝断裂与沿晶断裂的混合型断裂,合金的K IC主要受其δ值的影响并与其δ值有相似的变化趋势;合金的完全时效制度为130℃,16 h或140℃,15 h,在此制度下,合金的σb,σ0.2,δ和K IC分别为645.5 MPa,603.0 MPa,11.4%和36.1 MPa·mi/2.     

Microstructural evolution of aluminum alloy 7B04 thick plate by various thermal treatments

The microstructure of an AA 7B04 alloy in the form of plate was investigated using differential scanning calorimetry （DSC） and TEM analysis technologies. Tensile properties and electrical conductivity of AA 7B04 under various heat treatment conditions were also presented. The results reveal that peak-aged microstructure contains GP zones and η＇ precipitates predominantly. After retrogressing and reaging（RRA）, the η＇ and η precipitates disperse in the alloy matrix, and the η precipitates distribute coarsely and sparsely, decorating the grain boundaries, together with precipitate free zones（PFZs） around them. It is also shown that selecting of suitable heat treatments can provide optimal precipitates in matrix and at grain boundaries, which gives rise to a combination of high strength and stress corrosion cracking（SCC） resistance in such materials.     

固溶处理对7B04铝合金组织和性能的影响

通过显微组织观察、拉伸力学性能测试、XRD衍射物相分析以及α(Al)基体点阵常数的测量等方法研究了固溶处理对7B04铝合金组织和性能的影响.结果表明:在410～470℃范围,随固溶温度升高和时间延长,由于粗大的平衡相逐渐回溶,合金的强度逐渐升高;进一步提高固溶温度或延长固溶时间,合金强度逐步降低.7B04铝合金的优选固溶处理制度为470℃×60 min.     

Fatigue behaviour of pre-strain 7B04-T7451 aluminum alloy

The effect of minimum and the maximum stresses on the fatigue behaviour of a 30 mm thick plate of a 7B04-T7451 （Al-Zn-Mg-Cu） subjected to a tensile pre-strain level of 2% was investigated, including the fatigue crack growth （FCG） rate, microstructure observation, fractographic examination and fatigue S-N curve, etc. The results show that ＇the characteristics of fatigue facture can be observed obviously under high cycle fatigue condition, and the higher the stress amplitude, the wider the space between fatigue striations, the faster the rate of fatigue crack developing and going into the intermittent fracture and the greater the ratio of the intermittent fracture area to the whole fracture area.     

固溶处理对7B04铝合金冷轧板组织性能的影响

在实验室中制备了试验用7B04铝合金,经铸造-均质化退火-热轧-中间退火-冷轧后制得7B04铝合金板材,并对合金板材进行了后续固溶时效处理,研究了固溶处理对其组织和性能的影响。结果表明,470 ℃×1 h固溶+120 ℃×21 h时效处理铝合金冷轧板材再结晶明显,有少量晶粒处于伸长状态,除粗大第二相粒子外,未发现细小第二相粒子,综合力学性能较好,抗拉强度为596 MPa,屈服强度为537 MPa,伸长率为14.88%。固溶温度达到480 ℃时,合金再结晶明显,但保温时间不能超过0.5 h,否则合金强度和塑性下降。     

7B04铝合金疲劳断裂性能研究

研究了新型的7B04铝合金预拉伸厚板不同热处理状态的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能变化,试验结果表明,该合金T7451状态的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能明显优于T651状态的性能。     

7B04铝合金带筋构件的蠕变时效变形行为研究

为研究弹性预加载范围内7B04T651铝合金带筋构件的蠕变时效变形规律,进行了140℃/20h的蠕变时效成形试验,分析弯曲半径、蒙皮厚度、筋条宽度和筋条高度对回弹率的影响。同时,运用建立的蠕变本构方程和有限元分析模型对蠕变时效成形过程进行仿真分析,计算得到不同条件下的回弹率。结果表明:蒙皮越厚、筋条越高,则回弹率越低;弯曲半径越大、筋条越宽,则回弹率越高。弯曲半径和筋条高度是影响回弹率的主要因素,有限元计算回弹率与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的准确性。     

7A04铝合金壳体失效分析

7A04铝合金壳体在使用过程中发生开裂失效,通过对失效件的外观、断口宏微观形貌观察,以及对失效件和库存件材质、显微组织、力学性能和表面应力等方面的测试,对壳体的开裂原因进行了分析。结果表明,失效壳体为沿纵向脆性断裂,壳体横向力学性能较低,使用过程中承受较大的工作应力是导致开裂的主要原因。     

基于扫描Kelvin探针和FT-IR的7B04铝合金/涂层体系丝状腐蚀研究

对7B04铝合金进行硫酸或铬酸阳极氧化后再喷涂底漆或底漆+面漆,从而制备四类试样,而后开展标准丝状腐蚀试验,利用扫描 Kelvin 探针（SKP）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）技术对7B04铝合金/涂层体系的腐蚀行为和机理进行研究。光学显微镜观察发现四类试样上腐蚀丝的数量较少,且长度不超过3 mm,表明四类试样均具有较好的耐蚀性。SKP测试结果表明,四类试样跨划痕区域的伏打电位随试验时间的变化规律相似,划痕处与周围的涂层-金属界面之间的电位差引起丝状腐蚀的发生,腐蚀机理为阳极破坏;单个腐蚀丝的伏打电位值朝着头部降低,朝着尾部升高,头部和尾部之间的电位差促进腐蚀丝的传播。FT-IR分析显示丝状腐蚀产物的成分主要为Al(OH)3 、Al2O3和AlCl3及其部分水解产物,发生的电化学反应类似于7B04铝合金在氯离子作用下的点蚀过程。对比分析结果表明两种阳极氧化方式对丝状腐蚀的影响差异性较小。     

Effect of processing way and aging treatment on properties and microstructures of 7B04 aluminum alloy

The influence of forging and aging treatment on mechanical properties and microstructure of large size prestretched thick plate of 7B04 aluminium alloy was investigated through tensile test, corrosion test, transmission electronic microcopy（TEM） and energy dispersive spectrum（EDS） analysis. The results show that the properties of plate performed extra forging （FSR technology） are much higher than those of plate without forging （CSR technology）. T7451 temper is preferred to resisting corrosion than T651 temper due to a wide PFZ and discontinuous grain boundary precipitates.     

Al-5Ti-1B细化剂对7A04铝合金半固态凝固组织的影响

本文研究了Al-5Ti-1B细化剂的不同添加量对7A04铝合金半固态浆料组织及二次凝固组织的影响。结果表明：添加0.1%的Al-5Ti-1B细化剂可以明显细化和圆整化7A04铝合金半固态浆料的初生α-Al颗粒,在630℃下,其平均颗粒直径和圆整度分别为71μm和0.49;随着Al-5Ti-1B细化剂含量高于0.1%,细化效果增加不明显;随温度升高,颗粒尺寸减小但圆整度也变差;添加Al-5Ti-1B细化剂可以使7A04铝合金半固态凝固组织中的α₂颗粒细化并圆整,但对α₃颗粒的直径与圆整度无明显影响。     

7B04合金的断裂韧性

研究了Fe和Si杂质元素和Cu元素含量、合金中氢含量和钠离子含量、晶粒细化以及铸锭高温均匀化处理对7B04合金断裂韧性的影响。降低Fe和Si杂质元素及调整合金主要成分Cu含量，可以减少难溶粗大硬相质点和过剩相；降低合金氢含量和钠离子含量可以降低氢脆和钠脆；加强晶粒细化可以获得细小晶粒组织；进行高温均匀化处理促使粗大第二相质点溶入基体。这些措施使合金获得高纯化、高纯净化、高均匀化和非常细小的晶粒，从而使合金的断裂韧性得到较大提高。     

6005铝合金的过烧温度及其组织特征

将6005铝合金铸态试样和挤压制品试样在不同温度固溶加热后淬火处理,制备金相试样,用混合酸溶液侵蚀后在金相显微镜下观察金相组织。结果表明:加热温度为600℃的试样,其显微组织出现化合物变圆、聚集、晶粒长大、晶界平直等特征,显示该温度已过高,但合金未过烧;加热温度为607℃的试样,可以找到少量的典型过烧特征,显示该温度是6005铝合金的起始过烧温度;加热温度为610℃的试样,其显微组织出现较多复熔共晶球、晶界纺缍状结构、晶界变粗发毛及三个晶粒交界处复熔的晶间三角形等典型过烧特征,显示在该温度6005铝合金已严重过烧。     

7A04R铝合金管件开裂原因分析

用户采用我公司的φ125 mm×25 mm7A04R铝台金管材生产管件,在检查时发现个别管件的侧面存在开裂现象.通过对缺陷进行宏观组织和显微组织的观察及分析得知:此开裂缺陷是由于用户热处理不当造成的,是过烧引起的淬火裂纹.     

脉冲磁场对7A04铝合金固溶工艺显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度计、万能试验机,研究了脉冲磁场工艺参数对7A04铝合金固溶工艺下显微组织和力学性能的影响。结果表明,脉冲磁场可促进S相的分解并加速其合金元素的扩散,从而得到饱和度更好的固溶体组织。经过脉冲磁场固溶处理60 min后,固溶态7A04铝合金的抗拉强度提升约96 MPa,显微硬度提升约20 HV5,伸长率下降了约0.9%。分析认为,脉冲磁场在7A04铝合金固溶处理过程中,通过降低溶质原子的扩散激活能而提高扩散系数,加速了固溶过程,从而缩短了固溶时间。     

直流电对7B04铝合金固溶与时效组织和性能的影响

本文采用拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了7B04铝合金在施加和不施加直流电条件下,经470℃固溶和100-140℃时效处理后的组织和力学性能。与传统的T6处理(470 oC/30 min+120 oC/24h)相比,固溶和/或时效处理时施加500A的电流,可显著提高GPII区的析出密度,进而提高峰时效状态下的拉伸强度和延伸率。固溶过程中施加直流电可将随后时效合金达到峰值强度的时间明显缩短12h。