7050铝合金锻件固溶处理工艺优化研究

目的 研究不同固溶温度和固溶保温时间对航空某锻件7050铝合金组织和性能演变规律的影响,优化7050铝合金锻件的固溶热处理工艺参数.方法 通过采用金相组织观察、SEM分析、EBSD测试、导电率测试、室温拉伸性能测试等方法,对比研究合金组织变化如何影响力学性能.结果 随着固溶温度的升高(474～483℃),合金再结晶分数逐渐升高,峰值时效处理后,合金抗拉强度先升高后降低;固溶保温时间(2～5 h)对合金组织与拉伸性能的影响不明显;最优热处理工艺为477℃×4 h固溶处理,而后进行121℃×6 h+177℃×5 h双级时效.热处理后的力学性能:屈服强度为510 MPa,抗拉强度为558 MPa,伸长率为13.6％,电导率为22.7 MS/m.结论 与固溶时间相比,固溶温度对7050铝合金组织和拉伸性能的影响较大,对合理选择航空用7050铝合金锻件的热处理工艺具有指导意义.     

固溶后时效成形对7075铝合金FSW构件性能的影响

为评价搅拌摩擦焊(FSW)构件的可时效成形性,对7075铝合金FSW构件固溶处理后进行时效成形工艺,试验研究了固溶处理影响下FSW构件时效成形后构件性能的变化规律.试验结果表明,固溶处理后时效成形工艺有助于提高FSW构件的抗拉强度、延伸率和电导率.固溶处理后180℃时效成形时,FSW试样抗拉强度峰值显著提高,达到449.4 MPa,是仅时效成形工件抗拉强度的139.5%,为原始焊接试样抗拉强度的1.4倍,此时焊件延伸率达到峰值4.2%,固溶处理对试样延伸率有一定的提升作用.微观结构观察结果表明,固溶处理的引入对FSW构件时效成形过程焊缝区特征组织产生显著影响,有助于消除焊缝的不均匀组织特征的影响,从而有利于成形试样的性能均匀化和提高.     

热变形参数对LD7铝合金显微组织的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上对LD7铝合金试样在变形程度为60%、变形温度为360～480℃、变形速率为0.01～1s-1的条件下进行等温压缩试验,然后对其进行固溶处理.分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响,可以得到如下结论:LD7铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大,随变形程度的增大而减小,随变形速率的增大而减小.     

消除7136铝合金固溶热处理粗晶环的新方法:应变固溶

固溶热处理粗晶环的新方法——应变固溶,即在进行双级固溶(450℃/2 h+470℃/4 h)前,在420℃时对试样施加拉伸应变并保温2 h.研究发现,随着应变固溶时应变量的增大,固溶处理后铝合金粗晶环深度逐渐减小,当应变量达到4.6％时,粗晶环完全消除.这一方法的机制是利用应变固溶在较低温度时消耗并释放形变储能,从而抑制固溶热处理过程中Al3Zr相的熟化,调控铝合金的再结晶行为.TEM和EBSD分析显示,固溶热处理前经历了应变量为4.6％的应变固溶的样品,其边部再结晶比例仅为49.5％,远低于未经应变固溶直接进行热处理的样品(76.4％),并且再结晶晶粒正常长大形成细小等轴晶粒,使粗晶环得以消除.另外,应变固溶处理会导致型材峰值时效后的硬度有所降低,但降幅不大;同时试样心部仍保持较多的[111]晶向,即平行于挤压方向的织构.     

ZL104铝合金热处理工艺研究

研究了固溶、时效和固溶＋时效处理对ZL104铝合金组织和性能的影响,并对处理后的试样进行了硬度和腐蚀性试验,对比不同热处理工艺下其性能的不同。结果表明,经固溶＋时效处理其硬度有明显的提高,固溶处理的耐腐蚀性最好。     

固溶处理冷却速度对1420合金性能的影响

研究了固溶处理冷却速度对1420合金抗拉伸性能及抗蚀性能的影响.固溶处理采用4种不同的介质冷却,时效后在拉伸试验机上测试试样的强度和塑性,利用恒电位仪测试试样的阳极极化曲线,评价其抗电化学腐蚀的能力,利用电子显微镜分析合金的显微组织.研究表明:降低固溶冷却速度可提高合金的抗电化学腐蚀性能,合金基体中析出的δ′相数量减少,尺寸增大;固溶处理时采用油冷介质冷却可以获得最佳的拉伸性能.     

固溶对7050铝合金超厚板高向组织的影响

7050铝合金厚板是飞机的主体结构材料,其高向性能大的差异是材料应用的技术瓶颈.为寻求减小材料高向性能差异的技术途径,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、常温拉伸实验,对比研究了单级、双级固溶处理对200 mm厚7050铝合金超厚板高向组织与力学性能的影响.研究表明:在热轧态板材中,1/4厚层与中心层含有大量粗大S相与Al7Cu2Fe相;单级固溶处理所得的厚板中仍有很多未溶的第二相,时效后抗拉强度在1/4厚层最低,强度沿板材厚度方向先降低后升高再降低;双级固溶处理后大量AlZnMgCu相与S相的溶解使各厚度层的第二相百分数均显著下降,其中1/4厚层的第二相百分数由2.45%下降到0.51%,时效后的抗拉强度达到561 MPa,比单级固溶提高了12.5%;双级固溶处理后板材的中心层抗拉强度最低.双级固溶提高了厚板的整体力学性能,同时高向性能差异减小.     

固溶处理对2A12铝合金硬质阳极氧化的影响

为了提高铝合金硬质阳极氧化膜的厚度、硬度及耐蚀性,对2A12铝合金分别进行固溶处理、固溶加自然时效处理,之后再进行阳极氧化。采用金相显微镜、显微硬度计和扫描电镜分别对获得的阳极氧化膜的膜厚、硬度、耐蚀性及形貌进行了检测和观察,研究了固溶处理及自然时效对2A12铝合金硬质阳极氧化的影响。结果显示:在2A12铝合金硬质阳极氧化前增加固溶处理工艺使阳极氧化膜的膜厚、硬度和耐蚀性均有不同程度提高,当固溶温度为505℃时,与未固溶相比,在同样的电解质溶液和工艺参数条件下2A12铝合金阳极氧化膜的膜厚、硬度分别从48.61μm、403.8 HV1 N增加到117.73μm、602.7 HV1 N,自腐蚀电位由-1.45 V提高到-0.63 V,自腐蚀电流降低,膜的质量也大幅提高,膜胞规整度及点阵排布的连续性均显著好于未固溶试样;固溶后自然时效对膜层厚度和性能产生影响,自然时效未进行完全时,阳极氧化膜的厚度、硬度及耐蚀性较未固溶的增加,且自然时效时间越短,效果越好。     

尺寸稳定性评定的新方法——圆环开口法的初步尝试

为综合评定金属材料的尺寸稳定性特性,提出了“圆环开口法”。实验证明,与以往棒状试样的一维长度测试上比,这种方法具有精度高、测试周期短、形位变化敏感等优点,是试验研究的有效方法。     

含径向双边裂纹圆环小试样的疲劳裂纹扩展试验方法

针对传统断裂测试试样受构型的限制往往尺寸较大,无法满足小尺寸金属管疲劳断裂行为测试要求的问题,设计新构型小尺寸试样。并基于有限元分析和柔度理论,建立含径向双边对称裂纹圆环(O-ring with double radial symmetric cracks,DOR)小试样的裂纹长度预测公式和应力强度因子公式,进而提出DOR小试样的疲劳裂纹扩展试验新方法。应用5083-H112铝合金加工成含径向裂纹小管试样和标准CT试样,开展疲劳裂纹扩展速率对比试验。结果显示,基于DOR试样得到的5083-H112铝合金的疲劳裂纹扩展规律与CT试样的试验结果相吻合,证明新方法的有效性。经过对试样端口的测量和分析,试样两侧对称裂纹的扩展量基本一致,说明对称裂纹满足唯一性要求,且不同于CT试样,该圆环试样裂纹前缘非常平直,表明圆环构型试样沿厚度方向的约束状态更加接近。     

探究固溶处理对4004铝合金组织与力学性能的影响

本文通过对金相组织进行观察和实验,探究了固溶处理对4004铝合金产生的影响。实验表明：在一定的温度和时间范围内,随着升高固溶的温度或者是延长固溶的时间,一些金属元素会逐渐回溶,并且金属的性能也得到了提高。若果继续延长固溶时间或是提高温度,4004铝合金的力学性能反而会降低,4004铝合金变质处理后的固溶处理的最佳条件是：温度480摄氏度,时间6小时。     

时效对2524铝合金热稳定性的影响

研究了2524铝合金自然时效和高温短时间时效组织的热稳定性.结果表明,2524铝合金自然时效试样的抗拉强度在热暴露过程中有较大的提高,而高温短时人工时效的试样强度几乎不变.2524铝合金自然时效态试样在热暴露中析出S'相的速度较快、数量较多,而高温短时人工时效态试样S'相的析出速度较慢、数量较少.2524铝合金高温短时间人工时效合金中形成的GPB区尺寸大于自然时效合金中的GPB区,而在热暴露过程中尺寸较大的GPB区比尺寸较小的GPB区较难回溶,因此高温短时人工时效获得的GPB组织比自然时效获得的GPB区稳定性更高.     

分级固溶对 ZL114A 铝合金组织与性能的影响

通过拉伸性能测试,光学显微镜和扫描电镜观察,X射线衍射物相分析,研究了分级固溶对ZL114A铝合金组织与性能的影响.结果表明,300℃×1 h+450℃×1 h+535℃×12h分级固溶处理及175℃×6 h时效后的ZL114A铝合金试样的屈服强度σb=335 MPa,伸长率δ=5.0％,共晶Si大部分转化为颗粒状,Mg2Si溶解充分,具有良好的塑性,且晶粒细小,固溶效果良好,各相分布也相对均匀.     

一种镍基单晶高温合金凝固组织的截面尺寸效应

采用快速凝固法拉制壁厚分别为0.8,1.5,2.5mm的单晶薄壁试样,研究了一种镍基单晶高温合金凝固组织的截面尺寸效应.结果表明:随截面尺寸减小,不同厚度薄壁试样凝固组织一次枝晶间距减小,二次枝晶间距先增大后减小;相对于15mm试样,薄壁试样枝晶干处γ′相尺寸变小,枝晶间γ′相尺寸变化不大,γ/γ′共晶含量明显减少.能谱分析表明不同厚度薄板试样元素偏析程度相对于15mm试样均得到一定缓解,但各不同厚度试样元素偏析变化不大.对三种厚度薄板试样进行真空固溶热处理后发现共晶已基本消除,而15mm试样还残留少量共晶.     

内燃机用激光增材制备GH4169镍基高温合金的组织及硬度

为了提高内燃机的耐高温稳定性,利用激光增材技术制备内燃机用GH4169镍基高温合金,测试分析固溶温度对其组织演变和硬度的影响。结果表明:激光增材制造GH4169合金形成柱状晶,Laves相基本生长在枝晶间。随着固溶温度升高到950℃后,部分区域生成了条纹形晶界,晶粒中的枝晶已经减少,试样晶粒明显细化。经过更高的固溶温度处理后,合金组织含有的Laves相比例发生了减小,同时其外形也从无规排列的长链结构转变至更加细小的颗粒。900℃固溶处理试样显微硬度高于沉积态;当固溶温度进一步上升时,试样显微硬度减小。当固溶温度上升后,合金基体内的Laves组织与δ相都发生了更大比例的溶解,引起试样显微硬度的减小。     

热处理对Al-Sn-Bi-Pb-In阳极材料电化学及腐蚀性能的影响

热处理能提高铝合金的耐蚀性,但高温固溶会降低其电化学活性,低温回火会影响其耐蚀性,目前结合二者优势的报道较少.熔炼制备了Al-Sn-Bi-Pb-In合金,采用电化学方法和化学浸泡失重法研究了高温固溶、低温回火热处理对其电化学性能及耐蚀性能的影响;采用扫描电镜观察了不同热处理状态铝合金腐蚀后的表面形貌.结果表明:铝合金阳极高温固溶处理后电化学活性降低,耐蚀性提高;再作低温回火后铝合金阳极电化学性能提高,耐蚀性稍有降低;最佳热处理为500℃固溶6h之后再在150℃下回火8h.     

304不锈钢固溶产物晶粒尺寸的超声无损表征研究

304不锈钢在1080℃下分别固溶1,2h,水淬后进行超声检测,以探讨无损评价304不锈钢固溶产物晶粒尺寸的可行性与表征参数。研究表明:固溶处理后,超声波速度逐渐降低,衰减系数明显增大;延长固溶时间,声速缓慢降低,衰减系数继续增大。频谱分析表明:固溶处理后,峰值频率明显降低,峰值幅度不断增大。分析认为:上述现象的产生与固溶处理对材料晶粒尺寸的作用以及晶粒尺寸对超声波传播的影响作用相关。基于最小二乘法拟合得到:横波声速vt、纵波声速vl与平均晶粒尺寸d线性相关:vt=-0.49254d+3188.40138,vl=-0.07632d+5772.88964;衰减系数与晶粒尺寸符合如下规律:α=1.2605×10-15 d6.5012+0.0995。     

热处理参数对Ti-50.8Ni钛镍合金相变点的影响

研究了不同热处理制度对Ti-50.8Ni钛镍记忆合金丝材性能的影响.实验结果表明,试样经固溶处理后,随温度的升高,Af值变化不大,仅为20℃左右.试样经固溶加时效处理后,随时效时间延长,Af值虽略有上升,但变化不大;时效温度对Af值影响较大,低于480℃随时效温度升高,Af点升高;高于480℃随时效温度升高,Af点下降.试样经固溶时效处理后,水淬的Af值最高;经固溶加时效处理后,炉冷和水淬的Af值较空冷显著提高,但炉冷和水淬2种方式的Af值差别不大.     

2E12铝合金铸锭过烧温度及高温塑性研究

采用扫描电子显微镜和DSC差示扫描量热分析法,对2E12铝合金铸锭的过烧温度进行了研究,确定了铸锭均匀化处理温度及该合金板材的固溶处理温度;对2E12铝合金铸态试样进行高温性能测试和高温压缩实验,得到了2E12铝合金高温力学性能图,为该合金的轧制工艺提供了依据.根据实验结果,得出该合金的过烧温度为507℃;在300460℃这个温度区间内进行轧制,2E12铝合金塑性很好.     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。