汽车用6082铝合金时效工艺研究

以加压成形工艺制备了6082铝合金。合金经530℃×25 min的固溶处理后,进行了不同温度和时间的时效处理试验。利用显微组织观察、硬度测试、拉伸性能测试等测试分析手段,研究了不同时效处理对6082铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,6082铝合金试样晶内和晶界析出的强化相逐渐增多。200℃时效试样组织中晶粒明显增大,且析出相粒子有所长大。经180℃×8 h时效处理的试样,组织中大量强化相粒子弥散分布在晶内和境界处,晶粒也未明显长大。铸态6082铝合金试样经530℃×25 min+180℃×8 h的固溶时效处理,试样强化效果最佳,合金的抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到317.5 MPa、307.4 MPa和143.4 HV,其中抗拉强度比铸态试样提高了68.4%。     

固溶处理对车身用AA6011铝合金冷轧板组织和硬度的影响

采用EBSD、硬度测试等手段,研究了短时固溶处理对AA6011铝合金冷轧板组织和硬度的影响。研究表明:经570℃×60 s固溶处理AA6011合金平均晶粒尺寸为23.3μm,与实验室中常用的560℃×30 min固溶处理试样晶粒尺寸23.8μm基本一致,未出现晶粒异常长大。AA6011合金板材最佳短时固溶处理工艺为570℃×60 s,此工艺下合金试样硬度达到67 HV,达到570℃固溶处理硬度最大值的95.7%,既能达到合金性能要求,又有利于工业化生产。     

变形-热处理流程对6082铝合金组织的影响

为了探明不同变形和热处理流程对6082铝合金微观组织和力学性能的影响规律,开展了6082铝合金的常规成形、退火-成形以及固溶-成形3种实验,并对微观组织和力学性能进行了表征。结果表明,退火和固溶处理可以减少挤压态试样中小角度晶界的比例,并有效地弱化其单一的强S织构。在400℃/0.1 s~(-1)变形时,退火-成形和固溶-成形工艺可以有效避免常规成形出现异常晶粒长大的现象;在500℃/0.1 s~(-1)变形时,退火-成形和固溶-成形工艺下试样的平均晶粒尺寸比常规成形试样的平均晶粒尺寸有所增加。工艺实验结果表明,采用固溶-成形工艺,6082铝合金锻件的抗拉强度可达到276.0 MPa,略低于常规成形锻件的283.6 MPa,但可以显著减少锻件粗晶,为高质量6082铝合金锻件的生产提供了一种新的路线。     

汽车用6082铝合金轧制工艺研究

通过显微组织观察、硬度测试、拉伸性能测试研究了常规轧制和横向轧制工艺对6082铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着变形量的增加,室温常规轧制的6082铝合金板材RD-TD面组织中晶粒沿着轧制方向逐渐拉长,逐渐呈层状结构特征,横向轧制晶粒逐渐由胞块状转变为等轴状。RD-ND面常规轧制6082铝合金板材呈纤维状组织,横向轧制组织呈链状特征。室温常规轧制比横向轧制的6082铝合金板材具有更高的硬度和屈服强度,变形量越大,二者差别越明显,横向轧制比常规轧制的6082铝合金板材具有更高的伸长率。     

7055铝合金多道次热变形及固溶处理中的组织演变

定量研究了7055铝合金进行多道次热变形及固溶处理中的微观组织演变,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对7055铝合金进行多道次热压缩,并对热压缩试样进行固溶处理。以EBSD为主要分析手段,对平均晶粒尺寸、再结晶体积分数、大角度晶界比例等微观组织特征进行定量表征。结果表明:升高变形温度和减少变形道次均有利于增大亚结构比例并且抑制再结晶。当变形温度由375℃升高到425℃时,7055铝合金固溶态显微组织的晶粒平均尺寸由65μm增大到420μm,再结晶体积分数由51%减小到10%;当变形道次由单道次增加到3道次时,固溶态显微组织的晶粒平均尺寸由56μm增大到84μm,再结晶体积分数由14%增大到23%。     

不同热处理工艺下6111铝合金的组织及抗晶间腐蚀

采用金相显微镜、透射电镜、X射线衍射仪等研究6111铝合金经不同温度固溶、预时效后的组织和晶间腐蚀情况。结果表明，在不同温度固溶和预时效后，晶粒均发生了再结晶，部分晶粒沿着轧制方向拉长，520℃和540℃固溶后的平均晶粒尺寸为60～70μm, 560℃固溶后的平均晶粒尺寸略大于520℃和540℃,为80μm左右。520℃固溶、80℃预时效后的抗晶间腐蚀最差，腐蚀深度为191.59μm, Q相在晶界处连续分布，表面晶粒尺寸较小；540℃固溶、80℃预时效后的抗晶间腐蚀最好，腐蚀深度为59.63μm, Q相在晶界处断续分布，并未发现尺寸较小的表面晶粒。     

变形镁合金AZ31锻-轧变形工艺对组织性能的影响

对变形镁合金AZ31进行了横向和高向锻造,然后进行轧制,检测了不同锻造比的板坯经轧制后的组织性能变化。结果表明:锻造时,随着锻造比的增大,晶粒组织逐渐细化;当锻造比为1.67时,材料的硬度达到最大值84.4HV,当锻造比为1.82时,材料的硬度为78.9HV;晶粒大小对动态再结晶晶粒尺寸有很大影响,晶粒尺寸较大时,再结晶晶粒尺寸也较大;锻造比为1.82的试样经轧制变形后,可以获得良好的力学性能。其晶粒平均尺寸、抗拉强度和伸长率为分别为3.7μm、281.75MPa、12.7%。     

Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金厚板组织细化

提出一种细化Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金厚板组织的"强化固溶→过时效→中温多向锻造→中温轧制→快速加热再结晶处理"的中间变形热处理(ITMT)技术原型,采用金相分析、能谱分析和透射电镜分析等方法,研究ITMT工艺过程中的组织演变规律和晶粒细化的机理,并讨论利用不连续再结晶控制晶粒大小所具备的条件.结果表明:采用ITMT工艺能够保证Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金厚板的充分、均匀变形,在轧制变形量不超过80%的条件下,使厚度达6 mm以上的Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金再结晶晶粒组织和第二相结构深度细化:短横向平均晶粒尺寸为8 μm,纵向及长横向平均晶粒尺寸为12 μm,第二相点状颗粒尺寸一般小于3 μm.ITMT工艺细化晶粒的机理主要是利用变形储能和第二相的有利影响,通过不连续再结晶实现组织细化.     

基于BP神经网络的6082铝合金固溶时效处理后的晶粒尺寸预测

Al-Mg-Si铝合金在T6热处理后的晶粒尺寸会直接影响其服役性能。为了建立6082铝合金在固溶时效处理后的晶粒尺寸与变形条件、热处理制度相关的预测模型，对不同变形条件和不同热处理条件下晶粒尺寸的演化规律进行了研究，并针对热变形和热处理后的金相组织进行了表征。研究结果表明：在统一的热处理制度下，随着试样变形后GND、GROD值的增加，热处理后的晶粒尺寸相应增大；在不同的热处理制度下，随着固溶温度、固溶时间的增加，试样热处理后的晶粒尺寸明显增大。采用多隐含层的BP神经网络建立了6082铝合金热处理后的晶粒尺寸的预测模型，模型的预测精度达到95%。     

表面处理对单晶涡轮叶片表面显微组织的影响

采用光学显微镜和扫描电镜研究了表面处理对单晶涡轮叶片表面显微组织的影响。结果表明,表面处理后的试样经固溶处理后其表面产生完整的再结晶组织,再结晶层厚度达20~75μm,大部分再结晶晶粒尺寸约为0.5mm。对经过固溶处理的试样进行表面处理后叶片表面无再结晶组织;而固溶态试样经过表面处理并进行时效处理后叶片表面出现了胞状再结晶组织,其胞状再结晶层厚度变化范围为2~14μm。     

预处理和变形量对6082铝合金再结晶织构的影响

采用取向分布函数法分析并研究了冷轧前预处理和冷轧变形量对6082铝合金再结晶的影响。结果表明,6082铝合金的再结晶织构主要由立方织构和旋转立方织构组成。不经过热处理和经过固溶时效处理的试样,随着冷轧变形量的增加,再结晶织构组分明显增加;只经过固溶处理的试样,随着冷轧变形量的增加,再结晶织构组分变化不明显,说明冷轧前固溶处理可以明显弱化再结晶织构。     

固溶处理时间对Al-5.7Zn-0.7Mg铝合金型材组织及压溃性能的影响

对汽车用Al-5.7Zn-0.7Mg铝合金薄壁型材进行了470 ℃不同时间的固溶处理和双级时效处理,采用光学显微镜(OM)、EBSD测试、轴向静态压缩试验和室温拉伸试验等方法研究了晶粒组织和再结晶程度对其平均载荷(F_m)、峰值载荷(F_p)、吸能(U)等压溃性能的影响,同时分析了压溃变形特征和开裂原因。结果表明:随固溶时间的延长,铝合金型材的再结晶程度逐渐上升,强度逐渐下降,铝合金薄壁梁的峰值载荷、吸能及平均载荷也逐渐降低;在线水淬试样的峰值载荷和吸能分别为406 kN和33.3 kJ;经120 min固溶处理试样的压溃峰值载荷与吸能分别为359 kN和30.7 kJ,较在线水淬试样分别降低了11.5%和8.0%;当固溶较长时间时,铝合金试样再结晶程度显著升高,再结晶晶粒间一般为大角度界面,裂纹更易沿晶界扩展,试样更容易开裂。     

不同轧制方式对AZ31B镁合金薄板组织性能的影响

试验研究了不同热轧方式(横轧、纵轧、交叉轧制)对AZ31B镁合金板材组织和力学性能的影响。结果表明,交叉轧制可使AZ31B镁合金板材组织的均匀性和晶粒细化效果显著提高,与横轧和纵轧后板材的平均晶粒尺寸10μm~20μm相比,交叉轧制后板材的平均晶粒尺寸仅为5μm~6μm,仅有少数的大于10μm。交叉轧制方式的镁合金板材抗拉强度大于其他两种轧制方式的,三者的伸长率几乎接近。经过交叉轧制的镁合金板材无明显各向异性,更有利于下一步的叠轧及冲压等塑性再加工。     

固溶工艺对6061铝合金组织和拉伸性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等方法,研究了固溶处理工艺对6061铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随固溶时间的延长和固溶温度的升高,合金中可溶第二相粒子逐渐溶解,再结晶增强,晶粒细化,合金拉伸性能升高;进一步延长固溶时间和提高固溶温度,合金晶粒粗化,合金强度下降。热处理后残留粗大第二相粒子的多少和合金晶粒大小是影响合金拉伸性能和断口形貌的主要因素。时效工艺为180 ℃×8 h条件下,6061铝合金的最佳固溶工艺为535 ℃×80 min。     

固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱仪研究了固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响。结果表明:合金固溶时,粗大的初生AlZnMgCu相溶解缓慢,并逐渐球化;而初生AlZnMgCuFeTi相几乎不溶解。固溶温度越高(460-480℃),时间越长(0-240min),初生AlZnMgCu相溶解越多,再结晶越多,晶粒尺寸越大。再结晶主要于初始晶界上的粗大初生相上形核(PSN机制),并向弥散Al3Zr粒子少的变形晶粒内部长大。490℃固溶时,出现过烧组织,晶粒粗大。分级固溶较单级固溶可更好的控制合金组织,如460℃×120min 480℃×60min与480℃×180min相比,再结晶和晶粒尺寸小得多,但初生AlZnMgCu相溶解程度相差不大。     

热轧及退火处理对AZ31镁合金板材组织的影响

采用单向轧制的方法制备了AZ31镁合金板材,分析了不同轧制温度、道次变形量等工艺参数对组织性能的影响规律.研究结果表明,在多道次轧制时,当轧制温度为400℃,单道次变形量为25%时,所得到的AZ31镁合金板材经过热处理后的晶粒细小且均匀,板材平均晶粒尺寸达到6 μm;当轧制温度为400℃,单道次变形量为35%时,得到的板材平均晶粒尺寸为10μm.在轧后热处理时,当热处理温度低于150℃,且保温时间为30 min的情况下,轧制板材再结晶不完全;当热处理温度在250～300℃之间时得到的板材平均晶粒尺寸为5μm;当热处理温度超过350℃时轧制板材再结晶组织粗大而且孪晶组织消失.当热处理温度为320℃,且保温时间为15 min时,开始发生再结晶,再继续增加保温时间到120 min时对组织没有明显影响.     

热处理对连续点式锻压激光快速成形GH4169合金组织与拉伸性能的影响

研究了热处理对连续点式锻压激光快速成形GH4169合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,980STA热处理未能使连续点式锻压激光快速成形GH4169合金发生再结晶,合金的拉伸性能达不到锻件标准。经1020STA热处理后,合金发生完全再结晶,等轴晶晶粒尺寸分布均匀,平均晶粒尺寸约为12.8μm,Laves相未被完全固溶,合金的强度和塑性超过锻件标准。1050STA热处理合金的再结晶平均晶粒尺寸约为25.3μm,Laves相完全固溶消失,与1020STA热处理合金相比,合金的强度下降而塑性上升,强度和塑性超过锻件标准。经1080STA热处理后,合金再结晶晶粒尺寸分布不均匀程度明显增大,平均晶粒尺寸约为123.6μm,与1020STA和1050STA热处理合金相比,合金的强度和塑性都大幅度下降,仅与锻件标准相当。     

SA508-3钢初始晶粒度对热变形后微观组织的作用规律

为研究初始晶粒度对SA508-3钢热变形后微观组织的作用规律,将Φ10mm×15mm圆柱形试样置于电阻加热炉中加热并保温不同时间,以获得不同的初始晶粒度。运用面积法测得保温0min、30min和60min后的微观组织晶粒尺寸分别为650μm、950μm和1200μm。设计并进行了楔形试样高温镦粗实验,研究了SA508-3钢不同初始晶粒度在热变形过程中的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸的演化规律。结果表明,当楔形试样压下率为50%时,不同初始晶粒尺寸对发生完全动态再结晶的临界应变有较大影响,初始晶粒尺寸越大,发生完全动态再结晶的临界应变越大。当动态再结晶完全发生时,3种不同初始晶粒尺寸对应的热变形后平均晶粒尺寸分别约为70μm、73μm和75μm。表明当变形量超过临界应变促使发生完全动态再结晶时,初始晶粒尺寸基本不影响热变形后的晶粒尺寸。     

预回复对7085铝合金各向组织与性能的影响

通过对比分析热压缩-预回复-固溶(CPS)-时效工艺和热压缩-固溶(CS)-时效工艺,探究了预回复对7085铝合金不同方向的微观组织与性能的影响。结果表明:预回复处理不仅改善了晶粒等轴性,抑制再结晶,保留了合金位错密度,细化了晶粒尺寸(Y方向平均晶粒尺寸从18. 02μm降为10. 65μm),并且提高了合金中小角度晶界的比例。提高了7085铝合金的抗剥落腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能,Y方向晶间腐蚀深度仅为19. 65μm。此外,合金的抗拉强度和屈服强度提高,塑性有所降低。合金抗腐蚀性能和力学性能存在各向异性。     

高强铝合金超塑预处理的固溶再结晶工艺

采用力学性能检测、金相组织观察和能谱分析,试验研究了超塑预处理(SPPT)中固溶再结晶工艺对7A04铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶再结晶工艺直接影响了合金的最终晶粒大小和力学性能,因此,为了达到细化晶粒和提高力学性能的目的,必须严格控制固溶再结晶的工艺参数。对于7A04铝合金,固溶再结晶工艺采用470℃5min 485℃12min,有效地解决了过时效相的溶解和再结晶新晶粒长大的矛盾,使两者达到较好的配合,合金的综合性能好,强度和伸长率分别达到585N/mm2和17.6%。