新型热机械处理调控Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织与综合性能的机理

本文提出了一种基于固溶热轧连续处理、并通过非对称轧制和时效相结合的新型热机械处理工艺,使Al-Zn-Mg-Cu合金获得更高的综合性能,并且利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等微观分析手段,以及通过拉伸性能测试、电导率测试、慢应变速率试验(SSRT)等性能测试方法,研究了新型热机械处理对Al...     

新型热机械处理对2E12铝合金显微组织与性能的影响

采用拉伸与疲劳试验、扫描电子显微分析与透射电子显微分析,研究不同热机械处理条件下2E12铝合金的拉伸力学性能、疲劳性能以及显微组织结构。结果表明:采用本热机械处理可以使2E12合金同时获得高强度与高塑性,在屈服强度达到453.1 MPa、抗拉强度高达546.9 MPa的同时,伸长率仍然保持在16.5%。当应力比R=0.1,加载频率f=10 Hz,应力强度因子ΔK=10 MPa·m-1/2时,热机械处理样品裂纹扩展速率约为6.74×10-5mm/cycle,优于T3状态下的8.35×10-5 mm/cycle。显微组织观测结果表明:采取本新型热机械处理后,合金中位错密度较高且相互缠结,形成胞状组织。新型热机械处理大幅改善合金综合性能的机制是高密度位错胞状组织、溶质原子团簇及空位复合体、GPB区等复合组织结构的协同作用。     

Al-Zn-Mg-Cu系合金组织对性能的影响

全面地介绍和评述国内外关于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金组织对性能影响的研究情况.Al-Zn-Mg-Cu系合金的组织主要由基体析出相(MPt)、晶间析出相(GBP)、晶界无析出带(PFZ)、抑制再结晶化合物(过渡族元素化合物)和杂质相,以及晶粒和亚结构组成.它们对合金的常温力学性能、断裂韧性和抗应力腐蚀开裂性能的影响极大,几乎决定着合金的所有宏观性能.因此,控制了合金组织,就控制了性能,而控制这些组织的主要途径是调控化学成分、加工工艺和热处理.     

热机械处理对CuCrZrBeRE合金组织和性能的影响

研究了热机械处理对CuCrZrBeRE合金组织及性能的影响，探讨了合金的强化机理。结果表明，合金经热机械处理(铸锭→热锻→固溶→冷变形→时效)后具有较高的抗拉强度、屈服强度、硬度、高的导电性和适宜的软化温度。     

超声熔体处理对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和性能的影响

通过在7055铝合金熔体浇注前作超声处理，研究了超声作用对其显微组织和力学性能的影响。试验结果表明，对7055铝合金熔体作超声处理，超声波在熔体中产生空化作用，活化了熔体中的微小杂质粒子，使其成为结晶核心，从而促进了形核，使晶粒细化，组织均匀，提高了材料的抗拉强度，并使材料的塑性也得到大幅度提高。     

热变形参数对新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金微观组织的影响

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机进行新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热压缩实验,变形程度为10%～80%,变形温度为300℃～450℃,应变速率为0.001s-1～10s-1。利用光学显微镜(OM)和透射显微镜(TEM)观察合金在不同压缩条件下的组织形貌特征,分析了热变形参数对微观组织的影响。研究结果表明,试验温度范围内,变形程度达到50%以上时,试样呈锻态变形组织,且变形程度的增大,有利于动态再结晶的进行;随着变形温度的升高和应变速率的减小,位错密度减小,亚晶粒尺寸增大。新型Al-Zn-Mg-Cu合金热压缩变形过程中主要的软化机制为动态回复和动态再结晶,当应变速率为0.01s-1、变形温度为300℃～400℃时,主要发生动态回复;当变形温度为450℃、应变速率在0.001s-1～10s-1范围内时,其变形以动态再结晶为主。     

Al-Zn-Mg-Cu合金组织和电导率及抗应力腐蚀性能研究

研究了三种Al-Zn-Mg-Cu合金在回归再时效状态下的组织、电导率与抗应力腐蚀性能的关系.结果表明,电导率≥35.46%IACS的合金均表现出良好的抗应力腐蚀性能与较高的拉伸强度,晶界组织为粗大分立的η相,晶内为均匀弥散的GP区和η'相;而电导率≤34.63%IACS的合金虽然拉伸强度较高,但抗应力腐蚀性能较低,晶界组织为尺寸较小的链状η相.分析表明,相对常规T73等过时效状态的高电导率(38%～42%IACS),回归再时效状态弥散的晶内组织导致了较低的电导率和高抗拉强度,但粗大分立的晶界析出相仍然使其获得了优良的抗应力腐蚀性能,从而使合金表现出电导率适中(35.46%～36.82%IACS)、抗应力腐蚀性能良好和拉伸强度高的特点.     

时效制度对新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用X射线衍射、金相和扫描电镜等手段,结合力学性能检测和电导率测定,研究了单级时效和双级时效处理对铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和综合性能的影响。结果表明:随时效温度的升高和时效时间的延长,晶粒尺寸缓慢增大,电导率逐渐增加。铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金最佳的单级时效工艺为135 ℃×12 h,此时合金的硬度为231.8 HV0.2、抗拉强度为568 MPa、伸长率为2.8%、电导率为33.7%IACS;最佳的第二级时效制度为155 ℃×4 h,此时合金的硬度为216.9 HV0.2、抗拉强度为558.7 MPa、伸长率为4.1%、电导率为35.2%IACS。     

时效制度对LC52铝合金组织与性能的影响

研究了在单级时效、双级时效、回归再时效 (RRA)处理条件下 ,LC5 2铝合金的微观组织、室温力学性能、抗剥落腐蚀性能和应力腐蚀开裂敏感性。结果表明 ,LC5 2铝合金经 12 0℃× 2 4h +2 5 0℃× 2min(油浴 ) +12 0℃×30h回归再时效处理后 ,具有良好的综合性能     

Li对Al-Zn-Mg-Cu系合金GP区转变动力学的影响

Al-Zn—Mg—Cu系合金在较低温度时效时，形成2种类型的GP区：GP(Ⅰ)区和GP(Ⅱ)区。选用7075，7075 0．58％Li，7075 0．89％Li和7075 1．0％Li4种合金进行343K，240h和393K，24h时效，以获得GP区，并通过DSC实验结果，用Avrami—Johnson—Mehl(AJM)表达式计算了GP区溶解动力学参数，从而定量地研究Li对7075合金GP区转变的影响。结果表明：经过343K，240h时效后，含Li的7075合金的GP(I)区溶解激活能较7075合金的略低，Li促进GP(I)区的形成；经过393K，24h时效后，2种合金GP区溶解激活能相差不大。     

Li对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织的影响

分别熔炼了含Li和不含Li的2种7XXX系合金，合金经过双级时效(120℃ 160℃)后，利用TEM研究了第二级时效峰值状态时的微观组织。结果表明，2种合金的沉淀强化相均是η′(MgZn2)。与不含Li合金相比，含Li合金具有更细小的析出强化相和更窄的沉淀无析出带(PFZs)。     

时效制度对7475铝合金组织与性能的影响

通过对不同时效制度下的常温拉伸性能、硬度、电导率、抗应力腐蚀性能、断裂韧性等性能测试及微观组织观察,分析不同时效制度对7475铝合金挤压型材的微观组织与性能影响。结果表明,单级峰值时效（T6）具有很高的强度,但抗应力腐蚀性能较差,主要是因为晶界析出物的性质所决定的;双极时效（T76、T73）由于晶界析出物呈粗大和弧立状分布,具有较好的抗应力腐蚀性能,但由于过时效晶内析出相尺寸增大,强度有较大程度的下降。同时实验表明,时效制度对7475挤压型材断裂韧性的影响并不大。     

Al-Cu-Mg合金组织与力学性能的新型热机械处理调控

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试、疲劳裂纹扩展速率测试等研究了新型热机械处理对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响及调控机理。结果表明：新型热机械处理可以使Al-Cu-Mg合金实现良好的强塑性配合,在高伸长率(11.3%)条件下抗拉强度和屈服强度分别达到516.7MPa和475.3 MPa。热机械处理中的大倾转角、大扭转角晶界的Goss晶粒和剪切织构的引入显著提高了合金的抗疲劳裂纹扩展性能,裂纹闭合效应可降低有效裂纹尖端应力强度因子范围,延缓疲劳裂纹扩展速率。新型热机械处理通过对析出相、位错与织构组态的协同调控以显著改善合金的力学性能。本工艺的织构演变包括Cube织构和Goss织构的形成与转变,Brass织构、Copper织构和S织构等轧制织构以及剪切织构的形成。     

变形参数对FGH96合金热机械处理组织与性能的影响

利用Gleeble热模拟试验机对FGH96合金进行了等温压缩试验,获得了变形温度为1020～1110℃、应变速率为0.001～1 s-1范围内合金的流变应力数据,结合本构方程回归分析方法,计算不同变形条件下的Zener-Hollomon(Z)参数值;选取典型的Z参数条件,系统分析Z参数对FGH96合金热机械处理(热压缩...     

微量Er对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

研究了微量Er加入对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响。结果表明,微量Er的加入可改善合金的铸态组织,细化合金晶粒,提高合金的力学性能。应力腐蚀敏感性是制约Al-Zn-Mg-Cu合金应用的关键因素。通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了Al-Zn-Mg-Cu合金的应力腐蚀过程。结果表明,Er的加入提高了该合金的抗应力腐蚀性。两种合金在惰性介质中的拉伸断口没有太大区别,但在3.5%Na Cl溶液中,不含Er的合金断口形貌由韧窝区和腐蚀区组成,含Er的合金断口则主要由韧窝组成。     

双级峰时效对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织与力学性能的影响

800 MPa级超高强Al-Zn-Mg-Cu合金对航空结构轻量化具有重要意义,但存在断裂伸长率波动较大的问题.本文提出了双级峰时效制度,系统对比了120℃单级时效、80℃一级时效和120℃二级时效处理后的微观组织和力学性能.结果发现:双级时效过程中,经一级时效处理后合金基体内析出了高密度的GP区,促进后续二级时效过程中...     

Al-Zn-Mg-Cu新型高强铝合金热变形组织演变机理和规律

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机进行了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热压缩试验,变形温度为420℃~350℃,应变速率为0.01 s-1~1 s-1,变形程度为20%~80%。分析了热变形参数(变形温度、应变速率和变形程度)对组织演变机理和规律的影响。结果表明,温度和变形程度显著影响该合金组织演变机理和规律。在试验温度范围内,压缩变形程度达到60%时,原始铸态组织完全转变为均匀的锻态组织。高温有利于该合金动态再结晶过程的发生,应变适中时,组织以不连续动态再结晶产生新晶粒,再结晶分数较少;应变很大时,组织发生几何动态再结晶,再结晶分数较高。低温时,锻态变形组织基本为加工硬化或动态回复组织。     

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明：热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。     

时效制度对Al-Zn-Mg-Cu铝合金应力腐蚀敏感性的影响

采用恒载荷拉伸应力腐蚀试样、恒变形C环应力腐蚀试样以及预裂纹双悬臂(DCB)试样,对不同时效制度处理的7B04预拉伸厚板的应力腐蚀性能进行测 定,并进行了扫描电镜断口形貌分析.研究表明,其抗应力腐蚀性能与时效制度密切相关,从峰值时效T6状态到过时效T74、T73状态,应力腐蚀敏感性依次降低.预拉伸厚板T6状态的应力腐蚀门槛值为120 MPa,而T74状态的应力腐蚀门槛值为300 MPa.T74状态的应力腐蚀开裂应力强度因子KISCC是T6的近2倍,且应力腐蚀裂纹扩展速率(da/dt)也明显降低.T6状态和T74状态的7B04铝合金应力腐蚀断裂为沿晶断裂,并有二次裂纹.而T73状态的断口形貌无典型的应力腐蚀沿晶断裂特征,为孔洞腐蚀特征,而且其KISCC几乎接近KIC.这说明T73状态的7B04铝合金几乎没有应力腐蚀敏感性.