7055铝合金二次时效特征研究—（Ⅰ）力学性能

利用维氏硬度和拉伸力学性能测试、Kahn撕裂试验等方法,研究二次时效对7055铝合金力学性能的影响。结果表明,经过120℃,150℃和180℃高温欠时效,甚至峰值时效处理后,再进行60℃和100℃低温二次时效,可以获得超过相应单级峰值时效的硬度和强度。Kahn撕裂试验表明,二次时效温度从60℃提高到100℃,可以缩短二次峰值硬化时间,但不利于7055铝合金断裂韧性的改善。在相同预时效温度下,缩短预时效时间比峰值时效状态更有利于断裂韧性的改善。较低预时效和二次时效温度以及较短预时效时间有利于获得强度和断裂韧性的良好配合。     

7055铝合金二次时效特征研究——(I)力学性能

利用维氏硬度和拉伸力学性能测试、Kahn撕裂试验等方法,研究二次时效对7055铝合金力学性能的影响。结果表明,经过120℃,150℃和180℃高温欠时效,甚至峰值时效处理后,再进行60℃和100℃低温二次时效,可以获得超过相应单级峰值时效的硬度和强度。Kahn撕裂试验表明,二次时效温度从60℃提高到100℃,可以缩短二次峰值硬化时间,但不利于7055铝合金断裂韧性的改善。在相同预时效温度下,缩短预时效时间比峰值时效状态更有利于断裂韧性的改善。较低预时效和二次时效温度以及较短预时效时间有利于获得强度和断裂韧性的良好配合。     

高温预析出后7055铝合金局部腐蚀性能和时效硬化

研究了高温预析出对Al-Zn—Mg—Cu系7055合金的应力腐蚀、晶间腐蚀和剥蚀行为以及时效硬化的影响，并通过对预析出／时效组织的透射电镜观察，阐述了预析出对7055合金各种腐蚀行为和时效硬化的影响。组织观察及腐蚀性能和力学性能测试结果表明：高温预析出处理可使7055合金抗应力腐蚀性能得到明显改善，合金应力腐蚀开裂界限应力强度因子局KISCC由7．4MPa·m^1/2提高至9．8MPa·m^1/2，合金抗拉强度仍能保持在680MPa左右。经高温预析出处理后的7055合金晶间腐蚀、剥蚀敏感性降低，7055合金的剥蚀等级由EC降为EA-。同时，高温预析出处理使晶界析出相粗化显著、离散度增大，晶界平衡析出相的Cu含量为60．18at％，且晶界析出相Cu含量提高。     

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。     

分级时效对Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zr合金微观组织与性能的影响

通过合金室温力学性能测试及时效组织的透射电镜分析,研究了分级时效对Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zr合金显微组织与性能的影响.结果表明,经过先低温后高温的三级时效可使合金获得比T6处理更高的强度,且随着第二级时效时间的延长,合金抗拉强度和屈服强度逐渐提高.采用先高温后低温二级时效,可获得较先低温后高温三级时效更高的力学性能,且其强度随第一级高温时效时间的延长而增加,达到T8峰时效的强度水平.合金在先低温后高温时效时,在100℃低温预时效形成GP区,在140℃析出弥散细小的δ'、θ'和T1相并稳定下来,然后在175℃进一步析出长大,从而提高了合金强度.当合金在先高温后低温二次时效时,高温欠时效析出δ'和T1等强化相,然后在140℃较低温度二次析出大量细小弥散的δ'相,产生二次强化效果.     

人工时效7055铝合金晶间腐蚀形貌与微观机理的关系

通过浸泡腐蚀实验、SEM、TEM和元素面扫描,研究了人工时效对7055铝合金晶间腐蚀行为的影响。结果表明：合金在120 ℃时效时,晶界析出相优先发生腐蚀;而在400 ℃时效时,晶界析出相周围铝基体优先发生腐蚀。TEM及元素面扫描结果显示,合金在120 ℃时效时,随着时效时间的改变,由于晶界析出相粗化、析出相间距加宽以及晶界析出相Cu含量的提升,导致合金腐蚀形貌由典型晶间腐蚀形貌向点蚀形貌转变。合金在400 ℃时效时,Cu元素几乎都偏聚于晶界析出相中,周边基体贫Cu,晶界析出相腐蚀电位反而高于基体,导致晶界周边基体腐蚀为主导的晶间腐蚀形貌。     

7055铝合金的三级时效处理

采用透射电镜、电导率和维氏硬度测定法,研究了7055铝合金三级时效过程中一级时效时间和二级时效条件对合金组织和性能的影响。结果表明,第一级120℃时效0．5 h即可对第二级190℃时效起预形核处理作用,但继续延长第一级时效时间对三级时效后合金的电导率和硬度影响不大,第二级时效时快速加热有利于同时提高合金的硬度和电导率,第三级120℃ 24 h时效具有同时提高合金硬度和电导率的作用,使合金晶界和基体析出相粗化,但对基体析出相的密度影响不大。经合适的三级时效处理（如120℃ 0．5 h～24 h＋盐浴190℃ 10 min,W,Q＋120℃ 24h）．7055合金获得的硬度和电导率比116状念的更高。     

一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响

为了研究一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响,利用热力学计算软件Thermo-Calc对合金中可能析出的平衡相及相组成进行计算并分析,采用超高分辨率场发射扫描电镜及附带能谱仪、扫描电镜和金相显微镜对合金中的析出相和冲击断口形貌进行观察。结果表明:一次时效温度对GH925合金中σ相和γ′相的析出行为影响显著;一次时效温度升高不仅会促进σ相在晶界上的大量析出并向晶内生长,而且会引起γ′相的粗化,导致合金强度和韧性降低;晶界σ相引起的脆化效应是导致沿晶断裂的根本原因。     

时效制度对AA6156铝合金拉伸性能和断裂韧性的影响

研究了AA6156铝合金在不同时效状态下的拉伸性能和平面应力断裂韧性。结果表明：AA6156合金薄板在自然时效态下断裂韧性最好,但强度偏低;在190 ℃单级峰时效和175 ℃/6 h+190 ℃/13 h双级过时效态下强度较好,但断裂韧性偏低;而在175 ℃/2 h+200 ℃/0.5 h双级时效态下达到较理想的强韧性匹配。由透射电镜和扫描电镜观察其微观组织及断口形貌得出：双级时效时,第一级预时效处理能增大GP区的析出数量,从而在后续第二级时效时极大地促进β″相更密集、更均匀地析出。时效制度对AA6156合金断裂韧性的影响主要取决于晶内析出相β″,而受晶界微观组织结构的影响较小     

T7951二次时效对7055铝合金裂纹扩展行为的影响（英文）

测定应力比(R)为0.6、0.05和-1的T6峰时效和T7951二次时效7055铝合金的裂纹扩展速率,并利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察材料的显微组织和断口形貌。结果显示,裂纹扩展速率受应力比、微观组织(如基体沉淀相、晶界析出相和无沉淀析出带)分布、尺寸和体积分数的影响。两种热处理状态材料在正应力比条件下的裂纹扩展速率随应力比增大而增大,当应力比R=-1时,裂纹扩展速率与R=0.06时的接近。在较小的应力强度因子变化范围内(?K),两种热处理状态材料的裂纹扩展速率差别不大,当?K超过一定值时,开始出现差异。断口分析表明,二次时效7055-T7951铝合金Paris扩展区疲劳条带间距比峰时效的小,表现出更好的断裂韧性。     

热处理对7056和7095铝合金力学性能和SCC的影响

采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电镜(TEM)、慢应变速率拉伸和断裂韧性试验等对峰值时效和过时效的7056合金和7095合金组织、力学性能和应力腐蚀开裂敏感性进行研究。结果表明:两种合金固溶后都发生了明显的再结晶,且7095合金再结晶程度更高。两种合金经峰值时效晶内都存在尺寸细小、密度高的析出相,且7056合金晶内析出相平均尺寸更小(3.5 nm)、密度更高,表现出更高的强度(643MPa)。两种合金经过时效晶内析出相都发生明显粗化,尤其是7095合金晶内存在更多的粗大η相,导致7095-T74合金的强度降低8.5%。7056合金和7095合金经峰值时效断裂韧值分别是26.8MPa·m~(1/2)和28.2MPa·m~(1/2),过时效后分别增加到29.6 MPa·m~(1/2)和34.7 MPa·m~(1/2)。过时效的7095合金较高的断裂韧性是由于晶内和晶界强度差减小、晶界存在粗大不连续的析出相和无沉淀析出带的共同作用。峰值时效后,晶界上呈连续分布的析出相使7056合金和7095合金应力腐蚀开裂敏感性较高;过时效后,晶界析出相呈粗大、不连续分布,使得合金的SCC敏感性降低。     

固溶后预析出对7A55铝合金力学及腐蚀性能的影响

采用硬度测试、电导率测试及透射电镜观察，研究固溶后降温至440℃预析出处理时间对7A55铝合金板材力学和腐蚀性能的影响。结果表明：随预析出处理时间的延长，基体析出相逐渐增多且长大，导致合金时效后硬度和强度先提高而后降低；晶界析出相逐渐长大，晶界无沉淀析出带宽化，晶界相不连续性先提高而后降低，导致合金抗晶问腐蚀和剥落腐蚀性能也先升高而后降低。     

预拉伸对7050铝合金断裂韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸及断裂韧性实验,研究预拉伸对7050铝合金板材力学性能和断裂韧性的影响。结果表明:预拉伸引入大量位错,时效过程中可以成为粗大平衡相η相的有利形核点;随着预拉伸变形量的增大,η相的尺寸增加,板材的强度降低;晶界析出相间距增大,呈不连续分布,晶内晶界之间的强度差减小,板材具有更高的变形抗力,断裂韧性提高;预拉伸变形量增大导致晶界沉淀相粗化,无沉淀析出带变宽,变形过程中容易产生应力集中,对韧性不利;综合组织结构的正负面影响,随着预拉伸变形量的增大,板材的断裂韧性逐渐增大。     

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。     

终时效对7475铝合金微观组织和力学性能的影响

采用透射电镜和万能材料试验机研究了双级时效处理中终时效对7475铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：当一级时效工艺为120℃×5 h及终时效工艺为160℃×14 h时，合金基体析出相数量多，且细小弥散，晶界无沉淀析出带较窄，晶界析出相且呈断续分布；此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率最佳，分别为509 MPa、463 MPa和12.4%,与未处理的合金相比，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了4.5%、9.2%和11.7%;终时效温度为160℃时，随着终时效时间的延长，合金的强度先增后减，但变化幅度不大；终时效温度大于等于165℃时，随着终时效时间的延长，合金的强度显著降低，这是由于晶界无沉淀析出带宽度显著变宽，基体析出相尺寸明显粗化所致。     

长期时效对GH4586合金动态断裂韧性的影响

为了考察长期时效对GH4586合金动态裂纹扩展的影响,测定了经不同时效时间时效后合金的动态断裂韧性JId.采用光学显微镜、扫描电子显微镜对合金的显微组织及断口形貌进行了分析,探讨了GH4586合金在750 ℃长期时效过程中合金的组织变化对动态断裂韧性的影响规律.研究表明,GH4586合金经200 h时效后,动态断裂韧性JId从166 N/mm降至86 N/mm,在随后的800 h时效中,动态断裂韧性JId变化不大.时效时合金中的碳化物由在晶界断续析出转变为连续析出,导致了合金的动态断裂韧性降低.而时效500 h后,拓扑密排(TCP)相的析出削弱了晶界碳化物对动态断裂韧性的影响,这是GH4586合金动态断裂韧性变化减缓的主要原因.     

分级时效对新型Al-Cu-Li合金组织与性能的影响

通过力学性能和显微组织检测分析,研究了分级时效工艺对新型Al-Cu-Li合金组织与性能的影响。结果表明：经先高温后低温的双级时效处理和先低温后高温再低温的三级时效工艺处理的合金强度均比T6态的高,但比T8态的稍低;对于先高温后低温的双级时效制度,合金在165℃高温时效析出了δ′、θ′、T1相和σ相,然后,在130℃二次时效后析出大量细小弥散针状强化相,从而提高了合金的强度;对于先低温后高温再低温的三级时效工艺制度,在150℃预时效形成GP区和过渡相,从而在165℃时效析出了较多的第二相,经130℃的第三级时效后析出了细小的第二相,从而使合金具有较好的综合力学性能。     

第二级时效工艺对7E49铝合金组织性能的影响

研究了第二级时效工艺对7E49铝合金硬度、导电率、拉伸性能和抗剥落腐蚀性能的影响，分析了合金时效析出相与断口形貌的演变规律。研究结果表明：随着第二级时效温度的升高或时间的延长，合金析出相以η′相和η相为主，晶内析出相尺寸增大，晶界析出相呈现断续分布，相间距增大，晶界无析出带(PFZ)变宽；合金强度降低但抗剥落腐蚀性能提高，韧性和塑性增强，断裂模式由脆性断裂演变成韧性断裂。第二级时效工艺分别为150℃(8～48)h、160℃(6～36)h和170℃(2～16)h时，合金屈服强度都在450 MPa以上，剥落腐蚀评级EA级以上，能够满足产品性能需求。     

双级时效对AA7050合金组织和性能的影响

研究了双级时效的预时效阶段及高温短时回归时效处理对AA7050合金组织和性能的影响。结果表明,AA7050合金时效硬化效果明显,预时效温度越高,硬化速率越快;在不高于135℃下时效,具有较好的抗过时效能力。135℃下预时效12 h后,晶内组织以GP区为主,且晶界平衡相细小连续,无明显晶界无析出带,合金强度处于亚峰值状态。170℃高温二级时效处理时,随时效时间延长,合金强度先上升后下降;时效2 h时,综合力学性能最佳,晶内主要强化相为GP区和η’相,晶界为不连续的η相,伴随10～20 nm的晶界无析出带,随二级时效时间延长,晶内η’相大量向η相转化,强度迅速下降。     

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．