铜元素含量对超高强铝合金力学性能淬火敏感性的影响

采用浸入式末端淬火的方法,结合硬度、电导率测试和相图、连续冷却转变曲线计算,通过电子背散射衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等微观组织表征方法,研究铜元素含量对超高强AlZn-Mg-Cu合金力学性能淬火敏感性的影响。结果表明:淬火速率从400℃/s降低至70℃/s时,铜含量几乎不影响合金的淬火敏感性;淬火速率从70℃/s降低至4℃/s时,随着铜含量增加,析出驱动力增大,淬火析出相的种类和数量增多、尺寸增大,消耗的相对溶质原子数量增多,合金的淬火敏感性也随之提高;根据晶界及晶内淬火析出相的面积分数差异,发现晶内淬火析出相的数量差异是造成不同合金淬火敏感性差异的主要因素。

Zn含量对Al-xZn-1.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响

通过浸入式末端淬火与室温拉伸实验,结合相图和时间-温度-转化率(TTT)曲线、差示扫描量热分析及扫描电镜、透射电镜等手段,研究了Zn含量(6.00%~9.08%,质量分数)对Al-xZn-1.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:当淬火速率从200℃/s减小至70℃/s时,Zn含量为8.10%的合金(8Zn alloy)的淬火敏感性最高,Zn含量为6.00%的合金(6Zn alloy)其次,Zn含量分别为7.09%和9.08%的合金(7Zn alloy,9Zn alloy)的淬火敏感性相当且最低;当淬火速率进一步降低时,Zn含量为9.08%的合金(9Zn alloy)的淬火敏感性快速提高;当淬火速率低于约32℃/s时,随着Zn含量从6.00%增加到7.09%,淬火敏感性基本保持不变;然后随着Zn含量从8.10%增加到9.08%,合金的淬火敏感性迅速增加。结合电导率和淬火诱导相面积分数的结果,从淬火诱导相的析出驱动力和形核位置及数量差异的角度,对Zn含量影响淬火敏感性的机理进行了分析讨论。

高真空压铸AlSi10MgMn合金淬火敏感性

通过分级淬火法测定了高真空压铸AlSi10MgMn合金的时间-温度-转化率(TTT)和时间-温度-性能(TTP)曲线,利用淬火因子分析法(QFA)预测了合金的力学性能,验证了该方法的准确性;采用透射电子显微镜(TEM)研究了等温淬火和时效过程中合金微观组织的演变规律。结果表明:合金TTT和TTP曲线的鼻尖温度约为370℃,淬火敏感区间为295~445℃;根据淬火因子分析法,合金的临界冷却速率为7.7℃/s,但在冷却速率较小时,该方法误差较大;合金在等温过程中产生了棒状β-Mg_(2)Si相,且随着等温时间的延长,β-Mg_(2)Si尺寸变大且数量增多,导致时效后得到的纳米相β?相减少,无析出带(PFZ)范围增大。

新型高强韧低淬火敏感性Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu-0.12Zr合金

利用传统技术制备新型高强韧低淬火敏感性的Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu-0.12Zr合金,研究合金在制备加工以及不同热处理状态下的微观组织和性能。结果表明:该新型合金铸态组织具有枝晶间非平衡共晶相AlZnMgCu相对较少的特点,经过(440℃,12h)+(475℃,24h)双级均匀化处理、挤压变形和(475℃,50～120min)固溶处理后,组织均匀,固溶充分,除弥散分布的Al3Zr粒子外,仅残留有少量的Al7Cu2Fe相颗粒;经过单级、双级和三级时效处理,合金可以获得比较理想的组织和性能:T6态合金的抗拉强度590MPa,电导率20.4MS/m;经T7双级时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和电导率分别达到500～550MPa、460～520MPa、17.0%～17.3%和23.4～25.0MS/m;经三级时效处理后,合金的组织和力学性能兼顾了T6和T7两种制度的优势,与T6状态相比,在抗拉强度仅降低3%的情况下,电导率显著增加至23.1MS/m;合金具有低的淬火敏感性,室温水端淬试验测得的淬透深度可以达到120mm以上;新型合金具有优异的室温断裂韧性,其T6态的KIC值明显高于本研究同时制备的7150合金。

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.

7050高强铝合金淬火敏感性及组织特征(英文)

采用Jominy末端淬火实验研究淬火冷却速率对商用7050铝合金厚板淬火态合金电导率和组织的影响。实验测定距淬火端不同距离合金的淬火态电导率,并进行组织观察。结果表明:在淬火敏感区间范围内,合金的平均冷却速率随着淬火端距离的增加不断降低,而淬火态合金的电导率随着距离的增加不断上升。末端淬火实验棒组织观察显示,厚板表面已发生完全再结晶,1/4和1/2厚度处为部分再结晶组织,淬火诱导晶界析出相逐渐粗化并成链状分布,当距离大于38mm时,发现大量非均质形核淬火析出相,其形核核心主要为Al3Zr弥散相。

超高强7000系铝合金的淬火敏感性

对7000系铝合金的淬火敏感性研究情况进行了回顾,探讨了淬火敏感性机理,总结了淬火敏感性的评价方法,从合金的化学成分、微观组织和制备工艺角度分析了影响淬火敏感性的因素,指出了设计和调整合金成分、精细调控微观组织是降低淬火敏感性的可能途径,介绍了预测合金性能的淬火因子分析方法(QFA),并据此提出淬火敏感区间快冷、高低温区间慢冷的淬火工艺可保证合金高力学性能和低残余应力。

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铝合金末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—再结晶—Al3Zr非共格化交互影响。

Al-Zn-Mg-Cu合金的淬火敏感性

采用分级淬火试验方法,结合对合金峰时效态硬度、淬火态电导率的测试,拟合得到新型Al-7.5Zn-1.7Mg-1.4Cu-0.12Zr合金的温度—时间—性能(TTP)曲线,并与传统的7B04和7150合金进行比较。结果表明:新型合金的TTP曲线鼻温大约在290℃,其孕育期约为4.5 s,与同等条件下制备的7150合金(320℃,2.6 s)和7B04合金(335℃,0.1 s)相比,其TTP曲线的鼻温最低,对应的孕育期最长,反映出新型合金过饱和固溶体的稳定性最高,具有最低的淬火敏感性。进一步的TEM分析表明,随着鼻温附近保温处理时间的延长,合金内部的淬火脱溶析出现象不断加剧。淬火诱导脱溶η相优先在(亚)晶界上形核析出,在晶内依附于已存在的Al3Zr弥散相粒子形核析出;时效后,在这些粗大η相周围形成一定宽度的无沉淀析出带。合金的成分及组织形态影响和决定着合金的淬火敏感性;新型合金淬火可以适当降低冷却速度以减小残余应力。

微量锆对7055型铝合金淬火敏感性的影响

通过常温力学性能测试及用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了微量Zr对7055型铝合金淬火敏感性的影响。结果表明,Zr的添加增加了合金强度的淬火敏感性,减小了延伸率的淬火敏感性,这种影响在Zr含量≥0.1%时较明显。含Zr合金中部分再结晶的发生,不但增加了随机大角度晶界的数量,还导致Al3Zr粒子失去与基体的共格性,从而增加了合金缓冷时粗大平衡相析出的非均匀形核位置,是合金强度淬火敏感性增加的主要原因。Zr的添加阻碍再结晶,细化晶粒,是合金延伸率淬火敏感性减小的主要原因。

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。

6005A合金的淬火敏感性

利用TTP曲线的测定和透射电镜分析对铝车车体大型材用 6 0 0 5A合金的淬火敏感性进行了研究。结果表明 ,6 0 0 5A合金的HB与σb 的TTP曲线鼻温均在 370℃左右 ,高温区淬火敏感性并不太高 ,但中温区 (2 80～ 40 0℃ )淬火敏感性极高 ,低温区则介于二者之间 ;大型材生产中在线挤压后淬火时 ,型材出口温度最好应大于 480℃ ,自 480℃空冷到分解危险温度 40 0℃时间最好小于 6 0s,此后要快速淬火通过中温危险区。透射电镜分析表明 :随着等温时间的延长 ,6 0 0 5A合金过饱和固溶体不断分解为平衡析出相Mg2 Si,强化效果减弱 ,同时抑制了强化相 β'的析出 ,合金的力学性能也随之降低。

高强韧低淬火敏感性7XXX系铝合金的发展

高强韧低淬火敏感性7XXX系铝合金,是满足航空工业当前及未来发展对厚截面整体式结构件制造紧迫需求的必然选择,是当前世界各国在航空铝合金材料研发方面的热点和重点。近年来,美欧等发达国家开创了以7085合金为代表的新一代高强韧低淬火敏感性7XXX铝合金材料体系;我国也成功开发出了一种具有完全自主知识产权、综合性能优异的高强韧低淬火敏感性铝合金材料。详细介绍了国内外高强韧低淬火敏感性7XXX系铝合金的特征、发展历史和现状,并总结了其未来发展方向。在厚截面铝合金材料的设计和生产过程中,通过成分优化设计和组织控制以最大可能地降低合金的淬火敏感性,是发展新一代高强韧低淬火敏感性铝合金材料的必由之路。

均匀化时间对7085铝合金淬火敏感性的影响(英文)

采用末端淬火实验、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究均匀化时间对7085铝合金淬火敏感性的影响。结果表明,均匀化时间从48 h延长至384 h,淬火敏感性有所增加,端淬试样经人工时效后硬度的最大差值从5.2%增加到6.9%。均匀化时间延长对晶粒组织没有影响,但促使T相的溶解,增加Al3Zr弥散粒子的尺寸,减小其密度。慢速淬火时,在晶内的Al3Zr弥散粒子上能观察到一些尺寸较小的淬火析出η相,这降低了时效后的硬度。Al3Zr粒子特征的变化对淬火敏感性影响很小。

轧制变形量对7A55铝合金淬火敏感性的影响

为了研究轧制变形量与淬火敏感性的关系,测量了变形量为70%,80%和90%的7A55铝合金轧制板材在不同淬火条件下的拉伸力学性能。结果表明,热处理T6态下合金的强度、延伸率随着淬火速率的增加而提高;合金的淬火敏感性随着轧制变形量的增加而增大;固溶发生再结晶的过程中,与基体共格的Al3Zr粒子被大角度晶界扫过转变为非共格粒子;在缓慢淬火过程中,粗大平衡相η(MgZn2)以非共格的Al3Zr粒子作为形核位置析出,显著减弱时效强化效果,造成淬火敏感性现象;再结晶程度随着轧制变形而增大,是导致淬火敏感性提高的主要原因。

微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、差热分析、能谱仪和透射电镜研究微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响。结果表明:在7085铝合金中添加Sc会提高该合金的淬火敏感性。添加Sc后,会在基体中形成弥散分布的Al3(Sc,Zr)粒子,该粒子能够稳定亚晶,强烈抑制再结晶,增加晶界数量;在淬火过程中,随着冷却速度的降低,粗大的平衡η相以Al3(Sc,Zr)粒子为异质形核核心析出,同时也在亚晶界上大量析出长大;η相的析出,降低了基体固溶体的过饱和度,提高了合金的淬火敏感性。

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。

Zn和Mg质量比对7055铝合金淬火敏感性的影响

通过测定时效曲线,结合金相显微镜和透射电镜等组织观察以及DSC分析,研究Zn和Mg质量比（4.10和4.67）对7055铝合金淬火敏感性的影响。结果表明：在120℃时效时,合金的淬火敏感性随着时效时间的延长而降低,而Zn和Mg质量比低的合金比Zn和Mg质量比高的合金的淬火敏感性高7%~11%;空气淬火时,Zn和Mg质量比低合金的再结晶晶粒内析出了较多粗大的η（MgZn2）平衡相,因而减少了过饱和固溶体中溶质原子的数量,降低合金的时效强化效果,提高合金的淬火敏感性;然而,Zn和Mg质量比高的合金在空气淬火过程中析出的η相较Zn和Mg质量比低的合金少,且在局部形成了S（Al2CuMg）相。

6063铝合金的TTP曲线与淬火敏感性(英文)

采用中断淬火技术测定了6063铝合金的时间温度性能(TTP)曲线,透射电镜研究了6063铝合金的淬火敏感性。结果表明,6063铝合金的淬火敏感性低于6061和6082铝合金的,合金的鼻尖温度为360℃,淬火敏感区间为300～410℃。微观组织观察表明,在敏感区间内,β-Mg2Si平衡相优先在(AlxFeySiz)相上非均匀形核而析出,且在360℃鼻尖温度时的长大速度最快。平衡相的析出导致合金溶质原子的浓度下降,减少了时效时的β''强化相的数量,降低了强化效果。因此,对于6063铝合金大型材的淬火,一方面,在淬火敏感区间(410～300℃)应加大冷却速率以抑制平衡相的析出,从而获得较佳的时效强化效果;另一方面,适当减小从固溶温度到410℃以及低于300℃时的冷却速率,从而减小淬火应力。

轧制变形对7A55铝合金晶间腐蚀的淬火敏感性的影响

研究了轧制变形量对7A55铝合金晶间腐蚀的淬火敏感性的影响。结合金相组织和透射电镜组织观察,对影响机理进行了分析和讨论。实验结果表明,淬火速率的下降会导致合金的抗晶间腐蚀能力降低;随着轧制变形量的增大,合金晶间腐蚀的淬火敏感性增大。组织观察表明,缓冷条件下,平衡相的析出、晶界无沉淀析出带的宽化,造成了晶间腐蚀的淬火敏感性。变形量的增加,合金再结晶程度提高,晶粒组织更加扁平、细小导致了合金晶间腐蚀的淬火敏感性的提高。