固溶和双级时效对反挤压2A12铝合金组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析、X射线衍射(XRD)和常温万能拉伸试验机等观察检测手段,针对由反挤压工艺制备的2A12铝合金经过不同的固溶加双级时效(T6)处理,观察并分析在不同条件下处理前、后试样的微观组织和力学性能之间的联系。结果表明:在不同的固溶温度下,得到505℃×1 h的晶粒尺寸细小且弥散相沿晶界序列排布,残留共晶相溶解较充分,力学性能佳。继而分别研究双级时效温度和时间对合金组织和性能的影响,得到在100℃×2 h+200℃×5 h时合金的抗拉强度最高,达到450. 5 MPa,伸长率为14%,晶体中析出大量强化相θ(Al2Cu)和纳米级S相(Al2CuMg),并且弥散分布着难以随温度和时间溶解的T相(Al20Cu2Mn3)。     

电子束焊接2A14铝合金接头的组织与特征

对10 mm厚的2A14铝合金板进行电子束焊接,通过金相及扫描电镜沿焊缝熔深方向对各个区域的微观组织进行对比分析。结果表明:电子束焊接2A14铝合金接头沿焊缝中心和焊缝边缘的组织在尺寸、结晶形态和生长方向上存在很大差异,焊缝顶部和根部的组织尺寸较粗大,晶粒尺寸可达到20-50μm,靠近熔合线附近的焊缝组织沿最快散热方向具有明显的方向性,焊缝中心部位的组织非常细小,晶粒尺寸小于10μm,分布均匀,呈典型的非平衡快速凝固形成的枝晶组织。焊缝根部容易形成缩孔并伴随裂纹的产生,可通过散焦焊接和焊后背部重熔的方法加以消除。     

7A04铝合金高温固溶的微观组织和力学性能

以7A04铝合金为例,通过高温预热装炉和高温短时固溶处理,结合金相组织观察和力学性能测试,研究了高温固溶处理对高强铝合金组织和性能的影响。结果表明：固溶时间相同时,随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性变化不大;高温短时固溶合金强度的增加,主要得益于高温固溶时空位浓度的增加;采用500℃高温预热装炉、510℃20min固溶和140℃6h 150℃1h时效,使7A04铝合金的Rm,Rp0．2和A值分别达到了652．3N／mm^2、553．7N／mm^2和12．6％,而未见明显的过烧组织。     

大型2A14铝合金锻件的热处理质量控制

2A14铝合金通常要进行固溶和人工时效处理。然而,大型2A14铝合金锻件固溶和时效处理后常出现力学性能不合格、畸变过大和开裂等质量问题。解决这些问题的途径为正确切取质量检验试样、安排合理的机加工工艺、采用合适的加工刀具、制订合理的热处理工艺、严格遵守操作规程和精确控制热处理温度等。     

2A14铝合金VPTIG焊交叉焊缝组织与力学性能

采用变极性钨极氩弧焊（单面两层,VPTIG打底+VPTIG盖面）工艺对2A14-CS态δ6 mm铝合金进行VPTIG1+VPTIG2交叉焊缝焊接试验,对比研究交叉焊缝与单一VPTIG焊缝的微观组织和力学性能。结果表明,交叉焊缝相较单一VPTIG焊缝拉伸性能下降,其抗拉强度下降5.4%～6.6%,断后延伸率下降19.2%～23.6%,塑性下降更明显。交叉焊缝硬度与单一VPTIG焊缝硬度规律一致,从母材到焊缝中心硬度均呈现先下降后局部上升再下降的趋势,但交叉焊缝焊缝区及靠近焊缝的部分热影响区硬度较单一VPTIG焊缝明显下降。交叉焊缝微观组织呈树状枝晶和胞状枝晶形态,其打底层焊缝相较单一VPTIG焊缝晶粒更粗大且大小不均匀分布,导致交叉焊缝的力学性能下降。交叉焊缝断裂机制与单一VPTIG接头断裂机制一致,为混合型断裂机制,即以晶界韧性断裂为主,并伴随有微裂纹源受力扩展开裂、微孔聚合型断裂。交叉焊缝断口相较单一VPTIG接头断口呈现韧窝少且浅、微裂纹源受力扩展开裂更明显的特征。     

时效对小变形量2A14铝合金微观组织的影响

通过透射电镜研究了时效对小变形量2A14铝合金微观组织的影响。研结果表明：小变形量的2A14铝合金在150 ℃时效4 h,合金中基本上没有析出或析出相的含量很少,时效10 h,合金中形成了少量的片状析出相Ω相和S'相。随着时效温度的升高和时效时间的延长,合金中析出的S'相的含量增加且尺寸增大,没有观察到Ω相。在180 ℃时效4 h,在位错上开始析出点状的S相,随着时效温度的升高和保温时间的延长,位错上析出的S相增多且尺寸增大,位错线变得不明显。晶界上的析出相主要是S相,在晶界附近没有观察到明显的无析出带。     

固溶处理对7A09铝合金组织和力学性能的影响

通过显微组织观察和力学性能测试等方法研究了固溶处理对7A09铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在723~783 K范围内,随固溶温度升高和固溶时间延长,合金中可溶析出相粒子逐渐溶解,合金强度逐渐升高;进一步提高固溶温度和延长固溶时间,合金内部晶粒开始粗化,合金强度下降。7A09铝合金的最佳固溶处理工艺为743 K×55 min。     

固溶处理温度对7A85航空铝合金微观组织及力学性能的影响

运用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了固溶处理温度对7A85铝合金微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:随固溶温度的提高,7A85铝合金的屈服强度、抗拉强度和断裂韧性均先增大后减小,450℃时达到峰值,分别为624 MPa、679 MPa和38 MPa·m~(1/2);随固溶温度的升高,基体再结晶晶粒的尺寸增大,晶粒的均匀性相对提高,粗大第二相粒子含量降低,人工时效过程获得更多弥散析出的纳米强化相粒子;不同固溶处理后的断裂方式均为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂机制,固溶温度越高,弥散韧窝越多。     

固溶时间对2A70合金组织和性能的影响

通过金相组织及透射电镜研究了不同固溶时间对2A70合金组织性能的影响。结果表明：固溶保温时间7h～9h可使合金得到最佳强化效果。析出的强化相均匀分布，可有效的阻止位错滑移，提高合金的强度。固溶保温时间过长会造成合金的晶粒长大，析出相间距增大，使合金力学性能急剧降低。     

冷轧变形量对7A75铝合金组织性能的影响

研究了冷轧变形对7A75铝合金微观组织和力学性能的影响,并探讨了第二相粒子促进形核的机制。采用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察了微观组织,采用万能拉伸试验机测试了力学性能,采用板材成形试验机测试了杯突值(IE)。结果表明:随冷变形量的增大,7A75铝合金的强度和伸长率均逐渐增大,且屈服强度的升高幅度大于抗拉强度。50%冷变形时屈服强度和抗拉强度分别达到435 MPa和460 MPa,与未经冷变形时相比分别提高了190 MPa和110 MPa,同时伸长率提高到14%。杯突IE值与伸长率的变化规律一致。30%、50%和70%的冷变形下,基体晶粒平均尺寸分别为31.5、13.5和13.0 μm,冷变形量越大,基体晶粒尺寸越细小越均匀。过时效处理后,7A75铝合金中的MgZn₂粒子尺寸大于0.5 μm时,在冷变形后的固溶处理过程中为再结晶提供形核位置;而50~100 nm之间的粒子钉扎在晶界处,有效地抑制了再结晶晶粒的长大。     

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。     

拉/压冷变形对2A14铝合金时效强化的影响

利用X射线衍射仪和DSC差热扫描量热仪进行测试,结合铝合金的析出相强化和位错强化理论模型,研究了在固溶-拉/压冷变形-时效过程中2A14铝合金强度的变化规律.结果表明:相比于压缩冷变形,拉伸冷变形引入的位错密度较大,因而位错强化作用更强;拉伸冷变形欠时效阶段(θ相析出之前)促进合金中强化相θ′相的析出,过时效阶段(θ相...     

固溶处理工艺对7003铝合金组织和性能的影响

通过电导率测试、力学性能测试、硬度测试、显微组织观察、SEM背散射电子分析以及XRD衍射物相分析等方法研究了固溶温度和时间对7003铝合金性能、微观组织和断口形貌的影响。结果表明:实验用7003铝合金板材的固溶温度范围很宽,在450~500℃范围内,固溶温度对7003铝合金的性能影响不大;实验合金板材的最佳固溶工艺约为480℃×50 min,在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度和电导率分别为399 MPa、352 MPa、13%、126.4 HV1和38.6%IACS。X射线衍射结果表明:挤压态7003铝合金中主要有Al基体、Mg Zn2和Al85(Mn0.72Fe0.28)14Si等杂质相组成。     

双级时效对变形2A12铝合金组织与性能的影响

采用拉伸试验机、扫描电镜、金相显微镜等仪器,研究了双级时效对变形2A12铝合金组织与性能的影响。结果表明:初始态2A12铝合金经495 ℃×12 h均匀化退火处理后,组织趋于均匀,析出较多弥散T相。双级时效对镦粗变形铝合金抗拉强度的提升相比单级时效有更明显的作用,且双级时效的二级时效温度和时间是提高强度的主导因素,二级时效温度不宜超过200 ℃,保温时间不宜超过6.5 h,否则会导致材料过烧,强度下降。因此2A12铝合金最佳热处理工艺为495 ℃×1 h固溶+100 ℃×2 h+180 ℃×6.5 h时效,经该工艺处理后,晶粒细化,第二相强化作用增强,材料综合性能优异。     

固溶温度对7075铝合金板材组织与力学性能的影响

对经不同温度固溶处理的7075铝合金板材进行了硬度和压缩试验。采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析了7075铝合金轧板在固溶过程中微观组织的演变。结果表明,随着固溶温度的增加,7075铝合金的硬度和最大压缩强度先增加后减小,在520 ℃条件下固溶时达到峰值,这是由于固溶温度升高,有利于第二相溶入基体,但同时也会出现位错密度下降和晶粒长大等现象。板材的力学性能各向异性随着固溶温度的增加不断减弱,这是由于随着温度的增加,原始的变形纤维组织向等轴晶粒转变,并出现晶粒长大现象,材料的择优取向减弱。     

Effects of temperature and time on three-dimensional microstructural evolution of semi-solid 2A14 aluminum alloy during short process preparation of semi-solid billets

To shorten the preparation process of semi-solid billets, semi-solid billets of 2A14 aluminum alloy were prepared by wrought aluminum directly semi-solid isothermal treatment (WADSSIT) process. Three-dimension (3D) combined microstructure evolution, namely transverse direction (TD) surface, rolling direction (RD) surface, and normal direction (ND) surface, was studied. Effects of temperature and holding time on average grain size and average shape factor were investigated. The results showed that the optimum conditions for preparation of 2A14 semi-solid billets by this process were 615 °C and 20 min (average grain size of 124 μm and shape factor of 0.81). Electron backscatter diffraction (EBSD) observations indicated that the microstructure was completely recrystallized when it was heated to 600 °C. Grain size was increased with the increase of temperature and grew up slowly with the holding time prolonging. Roundness was increased with increase of holding time but was not sensitive to temperature.     

形变热处理工艺对2A16铝合金挤压棒显微组织及性能的影响

研究了2A16铝合金挤压棒材形变热处理工艺条件(形变量和时效制度)变化对其组织和性能的影响。结果表明,固溶处理后随着形变量的增加,合金硬度随之增加,当形变量达到50%左右时其硬度最高,随后随形变量增加其硬度略有下降;通过金相观察发现,形变热处理后合金晶粒细化且可观察到明显的析出相。综合考虑,2A16铝合金形变热处理的最佳工艺制度为固溶处理(530℃2h)+冷变形(20%)+时效(170℃12h)。