固溶处理对喷射成形7055铝合金组织及性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、常温拉伸、剥落腐蚀试验等研究了固溶处理对喷射成形7055铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中粗大第二相面积分数逐渐减小,AlZnMgCu相和Al_(2)CuMg(S)相基本回溶,只残留少量的Al_(7)Cu_(2)Fe相,亚晶尺寸和再结晶面积分数随着固溶温度的升高和固溶时间的延长而增大,导致抗拉强度先增大后减小。合金经470℃固溶处理2 h+时效处理后,抗拉强度、伸长率和剥落腐蚀性能分别为613.4 MPa、8.9%和EB+级。喷射成形7055铝合金的静态再结晶机制包括“原有晶界弓出机制”和“亚晶合并机制”。

固溶处理对7055铝合金微观组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)、硬度和导电率检测、浸泡腐蚀实验研究了固溶参数和淬火冷却速率对7055铝合金微观组织和性能的影响。研究结果显示原始态合金中存在明显的粗大未溶相,其面积分数为23.8%。经过450℃/1 h单级固溶后粗大未溶相的面积分数降低至7.6%。经过450℃/1 h+475℃/1 h双级固溶,未溶相的面积分数进一步降低至4.3%,当第二级固溶温度升高至490℃时发生过烧。合金的硬度和导电率在固溶处理后均有所下降,之后经过160℃/6 h时效后显著上升。淬火冷却速率对合金脱溶和耐腐蚀性能具有重要影响,当冷却速率小于30℃/min时脱溶析出η相和S相,降低后续时效析出驱动力。合金的淬火敏感温度区间约为375~200℃,以不低于60℃/min的冷却速率经过此温度区间可以显著抑制脱溶析出。

7055铝合金中纳米析出相的演变行为

采用透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究了7055铝合金的时效强化相均匀析出行为及析出相演变过程。结果表明:在160℃单级时效时,随着时效时间从1 h延长至24 h,基体析出相逐渐增大,平均半径由2.31 nm增大至4.39 nm,晶界析出相粗化,平均长度从7.38 nm增大至20.37 nm,晶界无析出带宽化,宽度由21.36 nm增大至47.60 nm。随着单级时效时间延长,合金的强化机制由位错切过机制转化为位错绕过机制。

非等温回归再时效工艺对7055铝合金组织与性能的影响

文章以7055铝合金为研究对象,通过TEM、力学性能测试、耐腐蚀性能测试等实验手段,探究非等温回归过程中升温速率对合金组织与性能的影响规律,回归升温速率设为40℃/h、60℃/h、600℃/h,升温截止温度为180℃。结果表明,当非等温回归再时效工艺为(120℃×24 h)+(60℃/h→180℃)+(120℃×24 h)时,7055铝合金获得了高于T6态的强度,抗拉强度680 MPa,屈服强度641 MPa,延伸率14%。60℃/h升温速率下回归再时效后,晶内析出相细小弥散分布,晶界析出相断续排列,晶界无沉淀析出带(PFZ)明显,剥落腐蚀性能评级为EA,耐腐蚀性能优异。

搅拌摩擦加工7055铝合金组织与腐蚀性能研究

利用搅拌摩擦加工技术搅拌了喷射成形7055铝合金,探讨不同搅拌道次对喷射成形7055铝合金组织和腐蚀性能的影响。结果表明:经搅拌摩擦加工后,7055铝合金组织致密,焊核区形成洋葱纹,面积会随着搅拌道次的增加而增大,晶粒呈现细小等轴晶。固溶处理导致搅拌区晶粒异常长大,异常长大晶粒的面积随着搅拌道次的增加而增大。质量分数3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀表明,随着搅拌道次的增加,合金的自腐蚀电位降低,自腐蚀电流增大,阻抗减小,耐腐蚀性降低。

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。

晶粒形貌及织构对AA7055铝合金板材不同厚度层屈服强度的影响

研究了AA 7055铝合金板材不同厚度层屈服强度的演变规律,并采用背散射电子衍射(EBSD)技术对板材各厚度层进行了微观组织观察和织构组分测试。拉伸试验结果表明,AA 7055铝合金板材的屈服强度在板厚方向呈各向异性,从表面层到中心层屈服强度依次增加,并且在1/4厚度层的屈服强度值突然增大。EBSD结果表明,表面层附近晶粒呈近等轴状,中心层附近晶粒沿轧制方向拉长;此外,织构组分在中心附近以Brass、S、Copper为主,表面层附近则以Cube ND、Random取向为主。当合金沿板材轧制方向拉伸时,由于Brass、S、Copper是硬取向,它们提供较大的泰勒因子M值,从而使屈服强度增大;相反,Cube ND、Random是软取向,他们对屈服强度的贡献较小。另外,晶粒形貌也影响着屈服强度的各向异性。

稀土钇对7055铝合金熔炼和凝固过程的作用机制

以Al-Y中间合金的形式,向7055铝合金基体中添加稀土元素钇,主要讨论了钇在7055铝合金熔炼过程中的热力学机制以及在凝固过程中的作用机制。结果表明:钇与熔体中氧、氢、氮、硫、铁等杂质元素有较强的结合作用,起到了熔体净化效果。加入钇后,基体晶粒的尺寸从60-70μm下降到40-50μm。原因是钇在铝中固溶度小,偏聚在固液边界层,阻碍了Zn、Mg、Cu等溶质原子的扩散,造成凝固前沿的成分过冷,促进了胞状枝晶生长。界面处共晶体数量增加,且尺寸较不加钇时减小。

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。

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KISCC由7.4MPa·m1/2提高至9.8MPa·m1/2,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。

7055铝合金的研究现状及展望

7055铝合金是目前超高强铝合金中强度较高且断裂韧性和耐腐蚀性能较好的一种新型变形铝合金。概述了微量元素对7055铝合金组织和性能的影响,介绍了该合金的热处理工艺,阐述了其微观组织结构、加工性能以及神经网络在该合金研究中的应用。并针对7055铝合金目前存在的问题,提出了今后研究的方向。

分级均匀化对7055铝合金组织和力学性能的影响

采用差热分析、X射线衍射分析、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和常温拉伸等方法研究分级均匀化工艺对7055铝合金显微组织、枝晶偏析、Al3Zr粒子析出行为和力学性能的影响。结果表明:合金经(468℃、24h)+(473℃、4 h)的分级均匀化处理后,消除了铸锭晶界上的非平衡凝固共晶组织;铸锭先于264℃保温最有利于获得尺寸细小、均匀弥散分布的Al3Zr粒子;在单级均匀化基础上增加473℃的短时高温均匀化,能够提高合金基体中溶质原子的固溶度,增强时效强化效果,提高综合性能。

7055铝合金的淬火敏感性研究

通过测定时间-温度-硬度曲线并采用透射电镜研究7055铝合金的淬火敏感性.研究结果表明：7055铝合金的淬火敏感温度区间为235～415℃,鼻尖温度约为355℃;7055铝合金的过饱和固溶体在355℃保温时快速分解,析出大量无强化作用的粗大η相,减小基体中溶质原子浓度,降低时效强化效果;该合金较佳的淬火制度为：适当减小高温区间的冷却速率,加大淬火敏感温度区间235～415℃的冷却速率.在此淬火制度下,既可减小铝合金残余应力,又可保证其较佳的力学性能.

预时效温度及回归加热速率对7055铝合金组织及性能的影响

利用硬度、电导率与拉伸性能测试,结合差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)研究预时效温度和回归加热速率对7055铝合金力学性能和电导率的影响,并讨论各RRA制度下微观组织的变化。结果表明:由于7055铝合金中厚板在回归加热过程中存在慢速升温过程,近峰时效作为预时效制度更适合7055铝合金中厚板的回归再时效处理。经过(105℃,24 h)→3°/min(190℃,50 min)+(120℃,24 h)的三级时效处理,7055铝合金中厚板强度和电导率优于T6和T73状态的综合性能。

喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了7055铝合金的大规格喷射成形锭坯。通过显微组织分析和力学性能测试，研究工业规格喷射成形7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响。结果表明，喷射成形7055铝合金锭坯规格可达d260mm×1600mm，晶粒为等轴状，粒度宏观均匀，主要在20-30μm，组织无明显宏观偏析，锭坯致密度达到98．2％。喷射成形态材料的T6态σb为500-543MPa，显示控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越。喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密，大规格产品的T6态纵向σb提高到745MPa，δ为12．8％。

稀土钇对7055铝合金铸态组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等实验手段,研究质量分数为0%-0.3%的钇对7055铝合金铸态组织的影响。研究表明：Y含量在小于0.25%范围内时,随含量增加细化效果增加;当Y含量为0.25%时,铸态组织中基体晶粒细化效果显著,晶粒减小到40μm左右,第二相球化并细化;当Y含量超过0.25%时,合金的铸态组织随着其含量的增加又逐渐粗化,Y加入7055铝合金中主要形成Al6Cu6Y与Al3Y,并且弥散分布在晶界上。

7055铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火的方法研究7055铝合金厚板的淬透性,采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明:该合金板材的淬透深度可达45 mm,使其淬透的冷却速率需大于230℃/min;随着冷却速率的减小,淬火过程析出平衡相的数量和尺寸增加,时效后析出的η′沉淀强化相的数量减少,晶界无沉淀析出带宽度增加;在所研究的冷却速率范围内,时效后铝合金板材的硬度、晶界无沉淀析出带宽度与冷却速率的对数均呈线性关系。

基于神经网络的7055铝合金流变应力模型和加工图

在Geeble-1500热模拟机上对7055铝合金进行热压缩试验,基于热压缩试验数据,建立流变应力的反向传播(BP)神经网络预测模型和加工图。结果表明:用人工神经网络能更精确地预测热压缩过程中的流变应力,预测精度明显高于线性经验公式的;通过预测模型可以获得样本数据值范围内的非样本数据变形条件下的流变应力,其预测结果充分反映该合金的高温变形特征;在本实验条件下,7055铝合金在高温变形时存在一个失稳区,即变形温度在实验温度范围内应变速率为0.025s-1以上的区域;在375～425℃的范围内,应变速率小于0.001s-1的区域,最大功率耗散系数为0.45;EBSD技术分析表明在安全区发生部分动态再结晶。利用加工图确定了热变形时的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形的最佳工艺参数,其热加工温度为350-430℃低应变速率区。

热挤压对7055铝合金力学性能及组织的影响

采用挤压铸造成形工艺制备7055高强铝合金,研究了热挤压参数对合金力学性能及微观组织的影响,并与铸态下的力学性能及微观组织进行了对比。结果表明,热挤压态下的7055铝合金的微观组织和力学性能均优于铸态,并且晶粒随着比压的增加趋于细化,抗拉强度随着比压的增加趋于提高。当比压为75MPa时,在730℃温度下进行挤压浇注,经过双级固溶处理和时效后,合金的晶粒明显细化,抗拉强度达到681.4MPa,伸长率达到7.14%。

少量Sc对7055铝合金组织与性能的影响

利用拉伸试验、光学金相、X射线物相分析、SEM及TEM等实验方法,研究了添加0.2%Sc(质量分数)对7055铝合金组织与性能的影响.实验结果表明,添加0.2%Sc可以显著细化7055铝合金铸态晶粒并减少晶界非平衡共晶相数量,促进非平衡共晶相在均匀化退火时的溶解,从而提高合金固溶度;由于Sc的添加可以提高7055Sc合金的溶质原子固溶度、形成更为均匀弥散分布的A l3ScZr粒子、以及抑制变形组织再结晶和有效细化固溶处理后的(亚)晶粒尺寸,因而显著提高7055Sc合金综合力学性能.