喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的双级时效行为研究

研究了双级时效处理对高Zn(11.64wt%)喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与性能的影响.采用TEM和SEM等实验手段对合金的时效组织变化及断口形貌进行了分析,并对力学性能进行了测试.结果表明,采用双级时效处理的合金实现了晶内和晶界析出相的长大和粗化过程;随着时效温度的升高,合金的拉伸强度随之降低,塑性有所改善.并且第二级时效处理制度为170℃/4h时,其拉伸强度与峰时效合金的强度相比下降约13%.     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金挤压态的组织和力学性能

研究了利用喷射成形辅以挤压制备Al-5.72Zn-2.36Mg-1.66Cu合金后优化的组织结构特征和力学性能。结果表明,合金基体组织均匀细化,晶粒形貌趋于圆整,平均晶粒大小达到10 μm左右。当合金的冷却条件通过快速凝固技术改变时,会产生不同程度的固溶强化效果和第二相弥散强化效果,从而改善了合金的整体性能。合金的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了20%左右,且伸长率也略有提高。     

喷射成形含锰Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织

为提高Al-Zn-Mg-Cu合金的强度,利用喷射成形的方法制备了含锰Al-Zn-Mg-Cu合金锭,并利用X射线衍射（XRD）、光镜（OP）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和示差扫描热分析（DSC）研究了其微观组织特征。结果表明：喷射沉积坯主要由晶粒尺寸为5～25μm的细小等轴晶粒、MgZn2和Al6Mn相组成。纳米级的MgZn2颗粒弥散分布于基体,而平均尺寸为5μm的Al6Mn一次相颗粒沿晶界析出。沉积合金中也发现了少量的CuAl2,Al3Zr和共晶组织。沉积坯中缩孔疏松的体积分数约为12%。DSC分析结果说明大部分溶质原子在喷射成形过程中析出,在450℃以下的加热过程中没有明显的热反应发生。随着退火温度的升高,基体晶粒和Al6Mn颗粒单调长大,但Al6Mn颗粒的长大速率显著低于基体晶粒的长大速率。当退火温度高于375℃时,基体晶粒迅速长大。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金电子束焊接接头组织研究

采用真空电子束焊接的方法对10mm厚的喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金进行了焊接实验。采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等方法分析了焊接接头的微观组织特点。结果表明,喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金电子束焊接接头由3个区域(近缝区母材、熔合区、热影响区)组成。焊缝宽0.3～1mm,熔合区由尺寸3～8μm的等轴细晶组成,析出相沿晶界均匀分布,晶内析出相较少;热影响区小部分区域发生了重熔,存在大量的共晶组织,部分保留了母材的原始组织特征。经T6处理后熔合区晶粒尺寸无明显变化,晶界变细,沿晶界分布的连续析出相溶解,变成了孤立的析出相,尺寸1～2μm。同时存在少量长约2μm的针状(棒)的Al7Cu2Fe相,热影响区共晶组织消失。     

喷射成形Al9Zn2.9Mg3.0Mn1.7Cu合金沉积坯显微组织分析

利用喷射成形工艺制备了Al9Zn2.9Mg3.0Mn1.7Cu超高强铝合金材料,用金相、XRD、SEM、TEM等测试方法对其显微组织进行了分析.研究结果显示,基体组织由细小的等轴晶粒构成,晶粒平均尺寸约为12 μm.沉积坯主要由α-Al、Al6Mn、MgZn2相组成,晶界处尚有少量Al2Cu相和鱼骨状四元共晶TAlZnMgCu相.Al6Mn相一般呈短棒状或盘状,大部分含锰颗粒的尺寸＜5 μm,Al6Mn相主要沿晶界析出,少量在晶内析出;细小的MgZn2相则弥散分布于铝合金基体内,其尺寸一般为数十个纳米.     

Al-Zn-Mg-Cu合金时效沉淀相应变场研究

利用高分辨透射电子显微镜研究喷射成形Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金不同时效时间析出的GPⅡ区和η′亚稳沉淀相,并结合几何相位分析软件计算了GPⅡ区和η′亚稳沉淀相的应变场。研究表明:该合金的时效硬度变化和主要析出相的变化密切相关。GPⅡ区大量弥散析出是造成合金硬度迅速上升的主要原因。η′是峰值时效状态下的主要析出强化相。析出相从GPⅡ区到η′的转变,是应变峰值较小的分散半共格应变场取代了应变峰值较大的集中共格应变场的过程。并对GPⅡ区和η′亚稳沉淀相的演变过程及强化机制进行了讨论。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与性能研究

对喷射沉积制备的高zn（11．3wt％）Al-Zn-Mg-Cu合金进行挤压和热处理,并测试了力学性能。通过透射电镜和扫描电镜对拉伸试样的微观组织进行了研究,提出了合金的强化机制。结果表明,该喷射沉积Al-Zn-Mg-cu合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为849MPa、796MPa和3．3％。合金的强化主要来源于纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化。断口分析显示,合金的断裂方式主要为沿晶断裂。     

喷射成形Al10.8Zn2.8Mg1.8Cu合金沉淀析出强化行为

采用喷射成形技术制备Al10.8Zn2.8Mg1.8Cu高强铝合金,利用力学性能测试、高分辨透射电镜(HREM)、选区衍射(SAED)等手段系统研究120℃下该合金的时效曲线和沉淀析出行为。研究结果表明:该合金在120℃时效4h强度即可达到800MPa以上;16h达到峰时效状态,强度可达820MPa,此阶段GPⅠ区和GPⅡ区联合强化起主导作用;44h后存在长时间的时效平台,强度在800MPa左右,此阶段η′相和η相起主导强化作用。     

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.     

喷射成形镍基高温合金短期时效γ＇相长大动力学

利用喷射成形工艺制备了GH742y高温合金沉积坯锭，对其在780-850℃温度区间进行2～12h短期时效处理；测量了780℃不同时效时间条件下的喷射成形合金和铸造合金的电阻率，从而计算了相应的空位迁移能。采用光学显微镜、扫描电镜和图像分析软件对喷射成形GH742y合金的γ’相形态、尺寸变化及长大动力学进行了研究。结果表明，在时效过程中γ＇相逐渐转变为球形，随时效温度的升高和时间的延长γ’相尺寸增加，但温度对其影响比时间更为显著；计算得到合金的扩散激活能为130．9kJ／mol，从而确定其长大动力学方程为rf^3-r0^3=9．4×10^13·（t／T）·exp（-130．9／RT）：测得780℃下喷射成形合金的空位迁移能为0．21eV，铸造合金的为1．16eV，因此喷射成形高温合金更容易形成大量的空位，导致其电阻率比铸造合金的高，而激活能值则较小，从而促进了元素扩散速度，缩短了峰时效硬化时间。     

航空用高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的研究进展

简述了传统铸造超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展历程、成分设计、制备与加工工艺、热处理制度、微量元素的作用,研究了其微观组织和性能,并提出了超高强铝合金以后的发展方向.     

航空用高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的研究进展

简述了传统铸造超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展历程、成分设计、制备与加工工艺、热处理制度、微量元素的作用,研究了其微观组织和性能,并提出了超高强铝合金以后的发展方向。     

二次时效7055-T7951铝合金微观组织及力学性能

通过对峰时效与T7951二次时效7055铝合金力学性能测试、微观组织与断口分析,研究了显微组织、基体析出相、晶界析出相与晶界无沉淀析出带对材料强度与断裂韧性的影响,并分析了断裂机理。研究表明T7951二次时效产生的位错强化、细晶强化效应与基体内出现平衡η相导致的弱化作用之间的竞争机制导致材料强度较峰时效损失不大;晶界析出相的团聚粗化是造成二次时效7055铝合金断裂韧性提高的主因;7055铝合金室温拉伸断口表明断裂机理为韧脆混合型断裂,二次时效较峰时效表现出更强的韧性断裂特征。     

铝合金表面高能喷丸纳米化过程中析出相的返溶

利用HRTEM和TEM研究了Al-Zn-Mg合会高能喷丸表面纳米化过程中微观结构的演变。结果表明，经表面高能喷丸处理，样品表面形成了厚度约20μm的纳米晶层，随温度的增加，平均晶粒尺寸由约20nm逐渐增加到约100nm；随着塑性变形量的增加，η相在纳米晶区内几乎完全返溶，形成晶粒尺寸小于100nm的单相α过饱和固溶体。其原因可能是由于α固溶体的晶粒尺寸超细化而导致固溶度增加。     

热处理对喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的影响

研究了2种不同热处理方式对喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的显微组织和力学性能的影响.观察了沉积态、挤压态、固溶及时效处理后样品的显微组织,对经时效处理的样品进行了力学性能测试.结果表明:沉积态合金晶粒均匀细小;挤压态合金存在大量的第二相颗粒,为富铜相;固溶处理后,合金出现了再结晶现象.在T6条件下,采用常规470℃单级固溶和时效处理,其抗拉强度仅为710 MPa,延伸率为6.5%;采用双级固溶和时效处理,其抗拉强度超过800MPa,延伸率达到9.3%.     

析出相对铝锂合金回复与再结晶的影响

研究了时效析出相对8090铝锂合金回复与再结晶的影响。透射电镜观察表明320℃/8 h时效的试样在350℃温轧后形成的是有残余位错存在的位错胞结构,而450℃/8 h时效的试样中对应的组织是边界整齐的亚晶结构。经500℃/15 min保温,前者是带有混乱晶内位错的亚晶组织,后者是无混乱晶内位错,且具有可动性晶界的亚晶组织。晶界角度测试结果表明,保温后亚晶的平均晶界角度随析出相间距而增大。研究表明,析出相通过对位错的钉扎而影响回复过程,最终影响再结晶核心的形成。     

淬火无析出区对Al-Zn-Mg-Cu合金断裂行为的影响

根据超高强铝合金淬火、时效组织透射电镜观察结果,以及合金断裂行为与断口形貌分析,提出了一种Al-Zn-Mg-Cu合金产生延性断裂的物理模型。对平衡相、基体沉淀相、无析出微区的断裂行为进行了分析。研究结果表明,在晶内同步变形条件下,平衡相粒子最先断裂;晶内沉淀区内裂纹的形成与扩展早于无析出区,沉淀区内初始孔洞扩展与聚合,导致沉淀区断裂,这是合金断裂的主要原因;无析出区最后断裂。引起淬火敏感性的平衡相粒子,不是造成合金断裂的直接原因,粒子周围的无析出微区起到了限制裂纹扩展和协调变形的作用,是合金形成延性拉伸断口的原因。     

喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金的组织及力学性能研究

利用喷射成形技术制备了高Zn含量的Al-Zn-Mg-Cu铝合金,合金经挤压后,对其进行固溶时效处理并进行力学性能测试,合金的抗拉强度为849 MPa,屈服强度为796 MPa,延伸率为3.3%;利用TEM、SEM对拉断后的试样进行显微组织结构与断口形貌的观察和分析发现合金组织为细小的等轴晶,大小为2～3 μm,沉淀析出相为GP(Ⅱ)区及少量的η'相、η相;Zn元素的偏聚析出,引起明显的晶格畸变;断口形貌主要为沿晶断裂.     

Distribution and Evolution of Porous Defects in Spray Formed 7XXX Aluminum Alloy

利用喷射成形技术制备了Al-10.8Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.16Zr合金,通过金相显微镜和场发射扫描电镜研究了喷射成形合金的微观组织,总结了沉积坯中孔隙的形貌特点,分析了合金中孔隙的形成机制,并对热等静压和均匀化热处理对沉积坯缺陷的影响进行了研究。结果表明,沉积坯中的孔隙主要有搭接型孔隙、连通型孔隙和气孔,缺陷种类及分布与沉积坯位置有一定的关系,沉积坯芯部缺陷主要为搭接型孔隙和气孔,沉积坯边部连通型孔隙较多,尺寸较大。气孔内壁平滑内凹,形貌类似球形,其余孔隙为不规则形貌。热等静压处理可以消除气孔以外的其他孔隙,热处理后沉积坯中的气孔重新出现。