6061挤压态铝合金的TTP曲线及其应用

通过分级淬火方法获得6061挤压态铝合金的时间-温度-性能(TTP)曲线,并进行分析.结果表明:6061热挤压态合金TTP曲线的鼻尖温度为360℃,淬火敏感温度区间为250～450℃,中温等温时相转变最快,高温和低温等温时相转变慢,中温区淬火敏感性最高,高温区和低温区的淬火敏感性低;铝合金TTP曲线形状及其参数k2～k5随合金不同处理状态而改变:6061型材生产挤压后在线淬火时,自出口温度冷却到450℃时,可以适当慢速,此后要快速冷却通过中温危险区(250～450℃),250℃以下可以再适当放慢冷却速度,以获得较高的力学性能,并减小热应力.     

6061铝合金TTP曲线的研究

通过分级淬火法获得了6061铝合金TTP曲线,计算了淬火敏感温度区间的淬火因子,结合淬火因子分析法预测了在不同淬火冷却速率条件下合金的硬度,并与实测值进行对比。结果表明:6061铝合金TTP曲线的"鼻尖"温度约为340℃,淬火敏感温度区间为220～455℃;合金硬度的预测值与实测值吻合较好,淬火因子分析法预测合金的性能具有较高的准确度;合金在淬火敏感温度区间220～455℃的淬火冷却速率大于16.2℃/s时,合金的硬度能达到最大硬度值的95%以上。     

7050铝合金热轧板的淬火敏感性

用末端淬火、光学金相显微镜和透射电镜技术研究7050铝合金热轧板的淬火敏感性.结果表明:7050铝合金端淬火试样硬度下降10%的淬透深度约60mm.决定7050铝合金淬火敏感性的本质是析出的η平衡相的尺寸和体积分数,主要发生η相析出的淬火临界平均冷却速率约为40℃/s,此时η相的体积分数约为2.1%.淬火平均冷却速率低于40℃/s,η相析出和粗化一再结晶-Al3Zr非共格化交互影响.     

6061铝合金淬火敏感性的研究

通过硬度测试和TEM,分析分级淬火对6061铝合金的淬火敏感性的影响规律。结果表明,6061合金的鼻尖温度在350℃附近,位于鼻尖温度附近的中温区具有很强的淬火敏感性,温度区间为225~450℃;在高温区和低温区采用较小的冷却速率,中温区采用较大的冷却速率对其进行淬火处理,降低其淬火内应力并保证其力学性能满足要求。     

1933铝合金锻件的TTP曲线

利用分级淬火的方法测定了1933铝合金锻件硬度及电导率的时间—温度—性能(time-temperature-property,TTP)曲线。结果表明,TTP曲线呈"C"形,淬火敏感区间为265～355℃(200 s内硬度值下降10%),TTP曲线的"鼻尖"温度大约在310℃,在此温度下,硬度下降10%的临界时间为100 s。微观组织观察表明,在敏感区间内,平衡相η在晶界及Al3 Zr与基体的界面上优先形核析出,并快速长大,导致合金过饱和度的下降,降低了时效强化的效果。与目前公布的其他Al-Zn-Mg-Cu系合金的TTP曲线对比,1933铝合金的"鼻尖"温度低,临界时间长,淬火敏感区间窄,因此淬火敏感性较低。     

7003铝合金的淬火敏感性

采用分级淬火的实验方法,结合合金淬火态电导率和时效态硬度的测试拟合得到7003铝合金的时间-温度-转化率(TTT)曲线和时间-温度-性能(TTP)曲线,利用透射电镜(TEM)并结合Avrami方程研究了7003铝合金在等温过程中的组织变化。结果表明:当7003铝合金在相同温度下等温时,随保温时间延长,淬火态电导率呈上升趋势,时效态硬度呈下降趋势。透射电镜分析发现,在鼻温附近随保温时间的延长,晶粒内部析出相尺寸和间距变大,晶界析出相尺寸和间距变小,晶界无沉淀析出带变宽。实验用7003铝合金"C"曲线的鼻尖温度约为280℃,其孕育期约为10 s,淬火敏感温度区间较小,仅在鼻温附近淬火敏感性较高,而低温区和高温区淬火敏感性较低。实验用7003铝合金在线淬火时在鼻温附近应该以大于4℃/s的速度冷却,以抑制各种物相的析出。     

轧制变形速率对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射以及硬度测试研究轧制变形速率对7050铝合金微观组织演变的影响,分析轧制变形速率影响合金淬火敏感性的微观机理。结果表明:变形速率较小时(5 s?1和8 s?1),合金再结晶分数低,试样中存在大量的亚组织结构,亚晶粒的尺寸较小,晶界较难分辨,为小角度晶界,固溶慢速淬火的试样中少量η平衡相在亚晶界上形核析出;随着变形速率的增加,亚晶长大,晶界平直逐渐向大角度晶界转变,η平衡相在晶界上析出增加,在亚晶内部亦有明显析出;当变形速率升高至15 s?1时,固溶后试样的再结晶百分数明显增加,在大角度晶界处以及再结晶晶粒内出现大量非均匀形核析出,同时,在亚晶区域观察到较多析出,与微观组织演变对应,合金时效态硬度性能测试结果表明:随着轧制变形速率增加,慢速淬火的试样力学性能损失变大,合金淬火敏感性增加。     

热轧变形量对7050铝合金淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜研究了热轧工艺对7050铝合金慢速率淬火过程的组织演变规律,并结合电导率及力学性能结果分析了热轧变形参数对合金淬火敏感性的影响。结果表明:变形程度越大合金表现出更差的淬火敏感性,这是因为轧制工艺不同将导致合金再结晶百分数差异,进而对合金淬火敏感性产生影响,根本原因是再结晶晶粒中的Al3Zr粒子作为平衡η相的形核位置将加快合金过饱和固溶体的分解,导致合金后续时效强化效果降低,合金性能损失;合金热处理过程中在保证力学性能的前提下,适当控制轧制变形量可减小再结晶分数,改善合金淬火敏感性。     

均匀化对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、透射电镜以及力学性能测试,研究均匀化制度对7050铝合金板材组织演变的影响。将合金固溶后在不同速率淬火,研究均匀化制度对该合金淬火敏感性的影响。结果表明:固溶后慢速率淬火过程中,平衡相η主要位于再结晶晶粒中Al3Zr粒子的相界、再结晶晶界、亚晶晶界以及亚晶中与位错交互作用的少量Al3Zr粒子上形核析出;均匀化时间较短时(室温,120℃/h升温至465℃,8h),合金中析出少量Al3Zr粒子,固溶后的试样发生完全再结晶,此时合金淬火敏感性最好,但硬度较低;延长保温时间至20h(室温,120℃/h升温至465℃,20h),试样中析出大量Al3Zr粒子,但分布不均匀,从而导致轧制固溶后的试样依然明显再结晶,合金淬火敏感性较差;采用快速升温的双级均匀化制度((室温,120℃/h升温至465℃,20h)+(475℃,8h)),Al3Zr粒子有所长大,淬火敏感性最差;采用慢速随炉升温((室温,18℃/h升温至465℃)+(475℃,8h))的双级均匀化制度,合金中将弥散析出大量细小的Al3Zr粒子,固溶后的再结晶得到有效抑制,较多η相在亚晶界上的非均匀形核析出在一定程度上增加了合金的淬火敏感性,但该制度处理的合金仍优于再结晶程度较高的快速升温双级均匀化制度的。     

7050铝合金淬火特性与微观组织

采用温度数据采集系统采集得到盐浴炉等温保温过程中试样的温度变化曲线,通过硬度和电导率测试测定7050铝合金的时间-温度-性能(TTP)曲线。采用透射电镜和热分析仪对7050铝合金进行显微组织观察和分析。结果表明:合金TTP曲线鼻温大约在320℃,孕育期约为1.7 s。合金的淬火敏感温度区间为230~410℃,且在此温度区间内,合金硬度随时间的延长而迅速下降。等温保温过程中,合金晶内淬火平衡η相主要依附于晶内Al3Zr等弥散相和细小Al2Cu相形核长大;且随着保温时间延长,淬火析出相的体积分数逐渐增加,晶界析出相趋向于连续分布,无析出带逐渐宽化。等温保温合金经时效后,晶内析出GPⅡ区及η-相数量随着等温保温时间的延长逐渐减少,使得合金性能降低,合金表现出一定淬火敏感性。     

7055铝合金的TTP曲线及其应用

采用分级淬火的方法测定了7055铝合金的温度—时间—性能(TTP)曲线,并结合合金实际淬火冷却曲线通过淬火因子分析方法预测了合金的硬度。结果表明,合金TTP曲线的“鼻尖”温度大约为355℃,淬火敏感温度区间为210~420℃。淬火因子分析方法预测的合金硬度值和实测值吻合较好,淬火敏感温度区间的冷却速率对合金硬度有决定性影响。根据理论计算认为,要获得最大硬度,淬火敏感温度区间的平均冷却速率需大于500℃/s。     

6082铝合金TTP曲线的研究

试验通过等温盐浴淬火测定了硬度和抗拉强度随时间的变化曲线,根据变化规律绘制6082铝合金的温度———时间———性能(PPT)曲线,确定了6082合金淬火的敏感温度区间为320℃～400℃和鼻尖温度为390℃,数据可应用于生产,为控制型材出模口的温度和淬火转移时间奠定了理论基础。     

7050铝合金双级时效制度的研究

利用透射电镜、显微硬度计、万能试验机、涡流电导仪等设备,研究双级时效工艺对7050合金微观组织和材料性能的影响规律。研究结果表明,经过120 ℃×24 h单级时效处理,7050合金的晶内析出相为GP区+少量 η' 相,再于163 ℃分别时效15、27 h时,析出相分别以η' + η相、粗大η相为主。随着第二级时效时间的延长,该合金强度值呈单调下降趋势,电导率值呈单调上升趋势,且变化速率增加。当时效工艺选择120 ℃×24 h + 163 ℃×（15～24）h时,7050合金的电导率达到38 %IACS以上,抗拉强度和屈服强度分别达到554 MPa和508 MPa以上,满足较高的综合性能要求。     

7050铝合金均匀化过程中组织转变

采用光学显微镜、扫描电镜和差示扫描量热法等研究7050合金均匀化过程中的显微组织与化合物的演变。结果表明,7050合金铸态为典型的枝晶网状组织,其中片层状共晶组织由α(Al)和T相(Al Zn Mg Cu)组成,并存在少量含Fe相(Al7Cu2Fe)。均匀化温度在460℃以上,共晶相发生分解,且由T相向S相(Al2Cu Mg)发生转变,480℃以上S相发生溶解并逐渐减少,而含Fe相的形状和尺寸基本不发生变化。随均匀化时间的延长和温度的升高,T相逐步向S相完全转变,且S相逐渐溶解于基体中,残留很少。对于所采用的7050合金铸锭,为了消除共晶组织,减少残留化合物和合金元素均匀分布,460℃×24 h+480℃×8 h双级均匀化工艺为较合理的均匀化工艺。     

7050铝合金表面纳米晶层的热稳定性研究

在普通喷丸设备上增加增压罐,采用增压喷丸方法在7050铝合金表面制备出平均直径约为30 nm的纳米晶层。通过差示扫描量热法研究了纳米晶层的热流量随温度的变化,利用K issinger方程计算得到7050铝合金经表面纳米化后其晶粒长大激活能比未处理样品高26.6 kJ/mo。lX射线衍射分析结果表明随着退火温度的升高,B ragg峰宽化明显减少,Scherrer-W ilson公式估算得到的晶粒尺寸在180~220℃明显增大。同时,显微硬度测试结果表明在此温度区间硬度相应迅速下降。因此,认为7050铝合金表面纳米晶层的热稳定温度在200℃以下。     

Constituents evolution of LFEC 7050 aluminum alloy during processing

The d 120 mm ingots of 7050 aluminum alloy were made by low frequency electromagnetic casting （LFEC） and conventional DC casting process, respectively. After homogenization treatment the ingots were extruded to rods and the solution and aging treatment were carried out for the rods. Constituents evolution during processing and effects of LFEC on constituents and remnant constituents were studied. The results show that 7050 aluminum alloy mainly contains Al-Zn-Mg-Cu type and Al-Cu-Fe type constituents. Al-Zn-Mg-Cu type constituents dissolve during homogenization, while Al-Cu-Fe type constituents could not dissolve. After homogenization treatment, the main remnant constituent is A17Cu2Fe which crushes and orients along the extrusion direction after extrusion. Compared with DC process, by the process of LFEC, the constituents or remnant constituents are smaller in size and less in content. The LFEC process shows significant improvement in elongation by LFEC in both as-cast state and final state.     

Microstructure evolution of 7050 aluminum alloy during hot deformation

Hot compression of 7050 aluminum alloy was performed on Gleeble 1500D thermo-mechanical simulator at 350 ℃ and 450 ℃ with a constant strain rate of 0.1 s-1 to different nominal strains of 0.1, 0.3 and 0.7. Microstructures of 7050 alloy under various compression conditions were observed by TEM to investigate the microstructure evolution process of the alloy deformed at various temperatures. The microstructure evolves from dislocation tangles to cell structure and subgrain structure when being deformed at 350 ℃, of which dynamic recovery is the softening mechanism. However, continuous dynamic recrystallization (DRX) occurs during hot deformation at 450 ℃, in which the main nucleation mechanisms of DRX are subgrain growth and subgrain coalescence rather than particle-simulated nucleation (PSN).     

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。