Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金固溶处理工艺研究

对Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金进行了不同温度和时间的固溶处理,再进行185℃×8 h的时效处理试验。采用OM、硬度测试等手段研究了Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金的最佳固溶处理工艺。结果表明:随着固溶温度的升高和固溶时间的增加,Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金中第二相越来越多的溶入基体,合金晶粒尺寸也逐渐增大,495℃×6 h固溶处理的合金中第二相基本完全溶入基体。经495℃×6 h固溶+185℃×8 h时效处理的Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金的硬度达到最大值,为141 HB。Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金的最佳固溶工艺为495℃×6 h。

T6态ZL105-(Pr+Ce)合金的组织及力学性能研究

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、EDS分析仪、布氏硬度与拉伸试验研究了混合稀土与T6热处理对ZL105合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,当添加0.5wt%的稀土(Pr+Ce)后,ZL105合金的α-Al相、共晶Si相及富Fe相均被细化。ZL105-0.5wt%(Pr+Ce)合金经T6热处理后,α-Al相进一步细化,晶粒趋于圆整,共晶Si相也进一步细化,由长条状转变为短颗粒状,但是富Fe相的形貌和尺寸没有发生明显变化。T6态ZL105-0.5wt%(Pr+Ce)合金的抗拉强度、伸长率及硬度分别为257.7 MPa、7.0%、98 HB。T6态ZL105-0.5wt%(Pr+Ce)合金的断口为典型的塑性断裂特征,断口表面出现了许多韧窝,主要以小韧窝为主,分布较均匀且密集。T6热处理后合金的力学性能得到了显著改善。

Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金固溶处理工艺研究

对铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金进行了双级固溶+时效处理,采用SEM、XRD、硬度测试等研究了双级固溶中第二级固溶温度和时间对铸态合金组织与硬度的影响。结果表明:铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金组织主要由α-Al固溶体、块状初生Si相、针状共晶Si相以及网状第二相组成。经过双级固溶处理后,合金中块状初生Si相明显钝化,共晶Si相明显细化,网状第二相也显著碎化。490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶处理合金中网状相基本完全碎化,共晶Si相最为细小。随着双级固溶中第二级固溶温度的提高,固溶时间的延长,T6态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金的硬度先升高后降低,490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶+180℃×6 h时效处理合金的硬度最高,达到88.2 HRB。

深冷处理对7A62铝合金微观组织和力学性能的影响

采用XRD、SEM、TEM、硬度测试以及拉伸测试等研究T6处理、时效前深冷DCT5h-T6处理和时效后深冷T6-DCT5h处理对7A62铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:相比于T6处理,深冷处理后合金析出相的尺寸减小、数密度增大,位错密度提高;受析出相与位错密度的共同影响,DCT5hT6处理合金的强度和伸长率均有所提升。与DCT5h-T6处理相比,T6-DCT5h处理进一步促进了析出相的形核,其尺寸细化且分布更加均匀,数密度约提高5%;T6-DCT5h处理可使得合金获得较优的综合力学性能,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为584 MPa、637 MPa和10.7%,较常规T6处理分别提高28MPa、10 MPa以及37%。

热处理工艺对Al-Mg-Si铝合金组织与力学性能的影响

本文采用万用试验机器、扫描电镜、透射电子显微镜等,研究了热处理工艺对Al-Mg-Si铝合金组织与力学性能的影响。通过对显微组织、硬度、抗拉强度、冲击韧性等试验结果分析发现,均匀化处理温度对微观组织影响不大,对其硬度和拉伸试验结果影响并不大;而深冷处理可以提高析出相的形成,增加位错密度,从而提高了硬度、抗拉强度和屈服强度。

7A62铝合金在热磁时效后的析出行为与力学性能

采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、硬度及室温拉伸性能测试等方法,研究了热磁时效作用对7A62铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:在热磁时效作用下,7A62铝合金内部的位错移动性增强,溶质原子移动速率加快,进而促进了析出相的形核与长大,峰值时效时间显著缩短,仅为未加磁峰值时效时间的1/3(即峰值时效时间由24 h缩短至8 h)。此外,磁场作用还会诱发位错退钉扎效应以及晶界无沉淀析出带的宽化作用,促使热磁峰时效后7A62铝合金伸长率较未加磁峰时效时提高15.6%。因此,热磁耦合作用可加速铝合金的时效析出过程,改善其力学性能,显著提高铝合金的生产效率。

热处理对激光选区熔化高强铝合金组织及性能影响

为了充分发挥高强铝合金材料的性能潜力,从热处理强化角度出发,选择了4种不同的热处理制度,并从物相、组织、性能对热处理后的铝合金SLM成形样件展开研究,最终筛选出最适合的热处理制度。结果表明,300℃/6 h/炉冷的强化时效(EA)热处理后的样件具有最高的抗拉强度575 MPa,较未经热处理的原SLM成形件的抗拉强度提高25%,伸长率有一定程度的下降但仍满足正常需求。强化机制主要为:过饱和Mn元素固溶体带来的固溶强化、细密且具有一定热稳定性微观组织形貌带来的细晶强化以及热处理后生成的纳米级Al3Sc相沉淀粒子带来的第二相强化。

激光冲击和深冷处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响

研究了不同激光冲击处理后进行深冷处理以及补充低温回火处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响及其规律。结果表明,激光冲击能够显著提高7050铝合金的表面压应力至-260 MPa,而增加深冷-低温回火处理后表面压应力减小约23%。但合理调整激光冲击工艺参数,能够有效弥补深冷-补充低温回火处理对表面压应力的降低,其中,当激光冲击次数为3次时,增加深冷-补充低温回火后表面压应力可达-230 MPa。此外,与单一激光冲击处理相比,激光冲击-深冷-补充低温回火处理后铝合金基体、表面之间的硬度得到均匀化。深冷处理能够促使激光冲击后铝合金试样表面变形加剧,同时晶粒得到进一步细化并且亚晶界增多,使7050铝合金的强度提高。

均匀化退火对热轧2A12铝合金板组织性能的影响

为了降低铸造2A12铝合金热轧工艺成本,研究了均匀化退火工艺对热轧2A12铝合金微观组织和机械性能的影响。结果表明,铸态2A12铝合金存在严重的偏析,均匀化退火能够有效改善微观偏析,降低晶界处的应力集中,减少晶界处出现裂纹的风险,提高铸锭强度;但均匀化退火过程容易使铸锭晶界处的强化元素大量回溶,晶界强化相减少,使热轧板力学性能略有下降,而耐腐蚀性提高。

热处理对高真空压铸AlSi10MnMg合金拉伸性能的影响

分别对高真空压铸AlSi10MnMg合金进行T5(180℃×2 h)、T6(515℃×1 h空冷+175℃×2 h)和T7(460℃×1 h水冷+175℃×2.5 h)热处理,研究了不同热处理条件下该合金的显微组织和拉伸性能。结果表明:经过T5热处理后的铸态试验合金铝基体相长大,圆整度较高,晶粒尺寸主要集中在20~80μm,硅相仍呈细长状,与铸态试验合金相比,试验合金的抗拉强度提高了8.9%,断后伸长率降低了9.1%;经过T6和T7热处理后,铝基体相形状不规则程度降低,晶粒尺寸分别为2~50,2~30μm,组织更均匀致密,硅相由铸态时的细长状演变为规则的圆形,试验合金的抗拉强度分别降低了26.0%和23.9%,断后伸长率分别提高了54.5%和72.7%;铸态和T5态试验合金的拉伸断裂方式均为韧脆混合断裂,T6和T7态试验合金的断裂方式则以韧性断裂为主,其中T7态试验合金拉伸断口中的韧窝细密且深,塑性更好。

Al-4.1Cu-1.4Mg合金均匀化退火工艺研究

半连续水冷铸造的Al-4.1Cu-1.4Mg合金出现枝晶偏析。采用光学显微镜、扫描电镜、差热分析等手段研究工业化生产条件下合适的均匀化退火制度。研究结果表明:适宜于工业化生产的均匀化退火制度为(490±5)℃20 h。按该制度均匀化退火后Al-4.1Cu-1.4Mg合金枝晶偏析消除,弥散相分布也趋于均匀,铸造应力下降,加工性能良好。

2618铝合金新型固溶处理工艺研究

对不同固溶处理方式后的2618铝合金挤压态显微组织进行了观察与分析,并测定了固溶处理前后的硬度变化。结果表明:挤压态2618铝合金主要是由α-Al、Al9FeNi、Al7Cu2Fe和少量细小的Al2Cu相组成;在恒温+升温固溶处理时,随着固溶温度升高,2618铝合金的硬度先升高后降低,在547℃时达到最大值,比恒温固溶处理2618铝合金的硬度提高6.1%,且合金未出现晶粒粗化和过烧现象。在恒温+升温+降温升温循环固溶处理时,随着循环次数的增加,2618铝合金的硬度同样先升高后降低,在2次循环固溶处理时达到最大值,比恒温固溶处理2618铝合金的硬度提高14.5%,合金也未出现晶粒粗化和过烧现象。恒温+升温固溶处理或恒温+升温+降温循环固溶处理能有效提高2618铝合金的固溶效果和力学性能。

时效温度对7050铝合金屈服强度的影响与本构模型研究

目的预测不同时效条件下7050铝合金力学性能的演化规律,为多级快速时效热处理工艺提供理论基础。方法分别在120、160、180℃温度下对7050铝合金进行0~8h时效热处理,并进行室温单拉试验,获得相应时效条件组合的应力-应变曲线及屈服强度演化曲线,建立统一时效本构模型,模拟微观组织(沉淀半径、溶质浓度)的演化规律,根据微观组织的演化规律,模拟由析出强度与固溶强度组成的屈服强度的演化规律。结果在不同时效温度下,模拟的屈服强度演化规律与试验结果基本保持一致,模拟的微观组织演化规律与理论分析结果基本保持一致。在160℃时效热处理8h和180℃时效热处理2h条件下得到了试验峰值屈服强度,分别为578.6MPa和555.8MPa,在模拟结果中也得到了相应的演化结果。在120℃下,屈服强度的试验结果与模拟结果均呈上升趋势。结论所建立的统一本构模型考虑了时效温度、时效时间的影响,成功预测了不同时效温度条件下析出相半径、溶质浓度等微观变量的演化规律,这些变量都有助于预测合金析出强度与固溶强度的演化规律,进而成功预测了由这2个强度分量组成的屈服强度的演化规律。

7075高强铝合金构件冷成形强化机制研究

目的针对7075高强铝合金构件在固溶-淬火-时效处理过程中成形精度低的问题,提出了7075高强铝合金预强化冷成形工艺,研究7075高强铝合金构件冷成形强化机制。方法基于高强铝合金短流程高性能成形技术,经过固溶-时效处理,获得预强化处理的7075铝合金板料,使用预强化处理的7075铝合金板料冷成形试制帽形梁。通过拉伸试验、杯突试验测试预强化处理的7075铝合金板料及帽形梁力学性能,并通过透射电子显微镜试验解释7075高强铝合金构件冷成形强化机制。结果预强化处理的7075铝合金板料抗拉强度为540MPa,延伸率为19.3%,强度接近7075铝合金T6态强度水平,塑性接近7075铝合金O态塑性水平。杯突值为16.6 mm,达到7075铝合金O态的87%。使用预强化处理的7075铝合金板料冷成形试制的帽形梁表面质量良好,无破裂等情况。经过烤漆工艺后,帽形梁抗拉强度为(560±5)MPa,屈服强度为(480±5)MPa,与7075高强铝合金T6态强度相当。结论预强化处理的7075铝合金板料基体内部存在大量GPⅡ区组织,这有助于提高7075高强铝合金的强度和塑性。使用预强化处理的7075铝合金板料冷成形试制的帽形梁在烤漆工艺处理时,基体中部分GPⅡ区会转变为η'相,析出相的转变和加工硬化的结合提高了成形构件的强度,使其强度可以达到7075高强铝合金T6态强度水平。

固溶处理对铸造Al-Si合金相选择再结晶的影响

相选择再结晶在Al-Si合金中基于应变分配原理实现对软相进行再结晶、硬相进行回复从而球化硅相和细化铝相。相选择再结晶处理后合金呈现出高的加工硬化率和伸长率。固溶处理是实现铝合金强韧化的重要环节,与相选择再结晶互相影响。一方面,初始组织对相选择再结晶的应变分配有一定影响;另一方面铝合金固溶过程会影响析出强化作用。因此,本文探究铸造Al-7Si-0.65Mg合金固溶过程中共晶硅相的形貌对相选择再结晶的影响,结合时效析出实现合金的强韧化。结果表明,0.5 h短时间固溶处理可以保持相选择再结晶合金中清晰且不分散的共晶硅颗粒骨架状结构,同时增加基体中Si和Mg含量促进强化相Mg2Si析出,使合金屈服强度达到300 MPa,断后伸长率为9.5%,显著优于传统T6态。

分级时效对7B05铝合金型材组织性能的影响

采用自然时效72 h+120℃24 h+185℃105 min+90℃12 h+150℃12 h的新型分级时效热处理工艺,获得了综合性能优异的7B05铝合金挤压型材。研究表明,经分级时效处理后,型材晶内析出相主要为η′相、少量η平衡相和GP区,晶界析出相呈断续分布,无沉淀析出带宽度控制在100 nm左右;型材的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到了373 MPa,324 MPa和16.4%,晶间腐蚀等级为2级。

Sc元素添加对双辊铸轧Al−Cu−Li−Mg−Zr基合金热处理的影响

提出制备含Sc的Al−Cu−Li−Mg−Zr基合金带材的工艺方案。即先采用双辊铸轧技术制备近净形状的3 mm厚带材,再对其进行均匀化/固溶处理。研究两种Al−Cu−Li−Mg−Zr基双辊铸轧合金,其中一种添加质量分数为0.17%的Sc,另一种未添加Sc。两种合金均先在300℃下退火30 min,然后在450℃下退火30 min以及530℃下退火30 min,随后进行室温水淬。前两段退火后组织中生成了细小、弥散的Al_(3)Zr/Al_(3)(Sc,Zr)颗粒。最后的退火步骤起到了均匀化/固溶处理的作用。双辊铸轧材料的细小晶粒结构使含有主要合金元素的原始颗粒在较短的退火时间内溶解。缩短保温时间可以限制表面层中Li的耗尽和Al_(3)Zr/Al_(3)(Sc,Zr)弥散相的明显粗化。铸态含Sc材料已经具有明显细小的晶粒结构,而经均匀化/固溶处理后生成的Al_(3)(Sc,Zr)弥散相抑制了晶粒在高温下发生粗化。在后续180℃下时效处理后,形成了θʹ(Al_(2)Cu)、T1(Al_(2)CuLi)和S'(Al_(2)CuMg)强化相。在峰值时效状态下,屈服强度提高了200 MPa,这一数值与类似直接冷却铸造材料的相当,从而证实了所提方案的合理性。

中断时效对7075铝合金切削表面质量及刀具磨损影响研究

目的探究中断时效工艺对7075铝合金切削加工性能的影响,为中断时效工艺对材料切削加工性能的改善提供理论依据。方法选取仅进行T6时效处理的试样作为对照组,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对已加工表面质量、切削力及刀具磨损进行分析。结果经不同时效处理后,7075铝合金的主要析出相为η(MgZn_(2))相,且相较于T6热处理工艺的7075铝合金,7075-T6I4铝合金表现出更高的衍射峰强度及更大的半高宽。在不同的时效处理条件下,表面粗糙度Ra均与切削速度呈负相关关系,而与切削深度、进给量呈正相关关系,仅T6时效处理时,表面粗糙度Ra随切削深度的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势,在不同切削速度下,与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理的表面粗糙度Ra最大降低了5.8%,而在不同切削深度和进给量下最大降低了1.9%和17.1%,且工件表面主要存在切屑黏附、微裂纹以及微孔洞等缺陷;切削力在切削速度为500~750m/min时呈增大趋势,随后又逐渐减小,然而与切削深度、进给量之间则呈正相关关系,仅经T6I4中断时效处理后的y向切削力在进给量为0.06~0.08 mm/z时逐渐减小,随后呈增大的变化趋势。增大切削速度以及减小进给量均可有效改善刀具磨损程度,且在切削过程中刀具磨损形式主要表现为崩刃和黏结磨损。结论与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理表现出更好的表面质量、更小的切削力及更轻的刀具磨损,较大的切削速度和较小的进给量、切削深度有助于提高7075铝合金的切削加工性。

时效时间对Al-Mg-Si-Cu铝合金表面阳极氧化膜微观结构及光泽度的影响

采用硫酸阳极氧化对经过180℃下4 h、10 h、30 h时效处理的Al-Mg-Si-Cu合金表面进行阳极氧化处理,探究不同时效时间对Al-Mg-Si-Cu合金阳极氧化膜层微观结构及其光泽度的影响。研究结果表明:与基体材料相比,不同时效时间合金阳极氧化后的光泽度均出现明显降低,且光泽度随时效时间增加先变大后减小;随时效时间增加,合金晶界析出相分别呈现连续—离散—连续的分布状态,其在阳极氧化过程中优先氧化溶解,使阳极氧化膜呈现沿晶界分布的孔洞特征,连续分布的晶界析出相引起的孔洞更明显,同时造成孔洞及其周围区域粗糙度增加,这是不同时效时间合金阳极氧化后光泽度出现差异的主要原因;基体中粗大的AlFeMnSi相会出现阳极氧化膜层中微米级孔洞,从而降低阳极氧化样品的光泽度,但时效时间对其没有明显影响。

稳定化退火温度对5059铝合金冷轧板材组织及性能的影响

对5059铝合金冷轧板材进行了不同温度(125~275℃)保温1 h的稳定化退火处理,研究了稳定退火温度对板材组织性能的影响.研究结果表明:变形量为62.8%冷轧板材的变形组织内形成了穿过多个纤维状晶粒的剪切带;板材经不同温度(150~225℃)保温1 h退火后,沿剪切带析出连续的β相,这些板材在晶间腐蚀过程中沿着剪切带形成了腐蚀沟壑.随着退火温度由125°C升高至275℃,5059铝合金冷轧板材的屈服强度和抗拉强度分别由386,474 MPa降低至301,407 MPa;延伸率则由10.4%升高到18.1%.5059铝合金冷轧板材单位面积内腐蚀量则先由125℃×1 h退火板材的13.7 mg/cm^(2),升至200℃×1 h退火板材的53.8 mg/cm^(2),再逐渐降至275℃×1 h退火板材的4.9 mg/cm^(2).