175℃回归7150-RRA铝合金力学性能及剥蚀性能

采用拉伸性能测试、剥落腐蚀实验及透射电镜观察研究了175℃回归时7150-RRA铝合金力学性能、剥蚀行为及微观组织,并与T6及T73时效工艺进行了比较研究。结果表明,7150-T6铝合金强度高而剥蚀敏感性大;7150-T73铝合金强度降低而耐腐蚀性大幅度提高。175℃回归时,7150-RRA铝合金剥蚀敏感性随回归时间延长而降低;回归时间延长至3h,7150-RRA铝合金可保持7150-T6的高强度,而其剥蚀敏感性与7150-T73接近。

7050T7451和7150T7751铝合金疲劳强度研究

航空用铝合金结构材料疲劳破坏时有发生,研究材料在交变应力下的疲劳特性具有非常重要的意义。采用成组法和升降法对7050T7451铝合金板材进行高周疲劳试验,获得P-S-N曲线,并用7150T7751铝合金进行试验,在较少样品数量下获得疲劳强度和S-N曲线。结果表明:应力比为0时,7050T7451铝合金疲劳强度为268 MPa,使用三参数幂函数可获得较好的P-S-N曲线拟合效果;7150T7751铝合金疲劳强度为280 MPa,S-N曲线应力S与对数寿命lgN存在线性关系。

变形程度对7150铝合金再结晶及性能的影响

采用拉伸性能测试、晶间腐蚀、剥落腐蚀及电化学测试,结合金相和扫描电镜等分析手段,研究了变形程度对7150铝合金再结晶及性能的影响。结果表明,变形量越大,合金的再结晶程度越高。当变形量为75%时,合金的强度最高,变形量为60%时,晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性最低;再结晶程度随变形量增大是导致合金抗晶间腐蚀性能降低的主要原因。当合金变形程度为75%时,综合性能最佳。

固溶处理对7150铝合金组织和力学性能的影响

通过OM、SEM、X射线衍射、DSC差热分析和室温拉伸性能测试,研究固溶处理对7150铝合金挤压板带组织和力学性能的影响。结果表明:合金固溶处理温度越高,时间越长,粗大第二相溶解越多;合金在480℃进行固溶处理时,出现过烧组织,双级固溶处理制度没有提高本合金开始出现过烧组织的温度;随着合金固溶处理时间的延长,组织出现粗化和再结晶的趋势;本合金适合采用475℃,2h的单级固溶制度,经(475℃,2h)+(120℃,24h)固溶-峰时效处理后,合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为650MPa、600MPa和13.5%。

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450℃和应变速率为0.01～10s-1条件下的流变应力行为。结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.6988kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶。

7150铝合金剥蚀行为及腐蚀机理研究

研究了T6、T73及RRA处理(175℃回归)7150铝合金在EXCO溶液中的剥落腐蚀行为、η相与铝基体的电化学偶合行为及其相应的腐蚀机理.结果表明,7150-T6铝合金中η相在晶界连续分布,存在一个由晶界阳极性的η相与其边缘铝合金基体组成的腐蚀电偶而形成的腐蚀活性通道,导致7150-T6铝合金具有最大的晶间腐蚀敏感性及剥蚀敏感性;而T73及RRA处理导致7150铝合金晶界η相聚集而分布不连续,因而其晶间腐蚀及剥蚀敏感性大幅度降低.7150-RRA(175℃回归3小时)铝合金耐蚀性与7150-T73接近;7150铝合金中η相自腐蚀电位负于铝基体电位,其自腐蚀电流大于铝基体自腐蚀电流,在7150铝合金腐蚀过程中作为阳极而发生阳极溶解.

时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过室温力学性能和电导率测试以及显微组织的透射电镜分析,研究了时效制度对7150铝合金组织、性能和电导率的影响。结果表明,120℃×6h+165℃(×6～12)h的二级时效使合金保持高的屈服强度(>600MPa),同时具有较高的电导率(>38%IACS)。120℃单级时效后,析出相尺寸为1￣5nm,分布均匀,主要为GP区和'η相。双级时效后,沉淀相主要为'η相和η相。双级时效制度保证合金具有较高强度的同时,提高了合金的电导率。

预时效温度及回归加热速率对7150铝合金显微组织及性能的影响

采用硬度、电导率、室温拉伸测试、差示扫描量热分析(DSC)、极化曲线及透射电镜(TEM)观察研究预时效温度及回归加热速率对7150铝合金显微组织及性能的影响。结果表明:合金的抗拉强度对预时效温度敏感,耐腐蚀性能对回归加热速率敏感。再时效后合金的抗拉强度随预时效温度的升高而增加,耐腐蚀性能随回归加热速率的提高而降低。经(65℃,24 h)+(4.25℃/min)(190℃,50 min)+(120℃,24 h)的三级时效处理后,7150铝合金的电导率(IACS)大于36%,抗拉强度损失小于峰时效态(T6)合金强度的3%。

7150铝合金三级过时效热处理制度

采用透射电子显微镜观察(TEM)和力学性能测试研究7150铝合金三级过时效热处理制度中各阶段对合金组织和力学性能的影响,并比较三级过时效热处理制度与单级峰时效、双级过时效、常规回归再时效(RRA)处理的组织和力学性能。结果表明:采用(110℃,16 h)欠时效制度作为合金的预时效制度,比采用(120℃,24 h)峰时效制度作为合金的预时效制度更有利于晶内析出相的回溶;采用(190℃,2 h)作为第二级高温时效制度,可以使合金晶内析出相部分回溶,晶界析出相充分断开;采用(110℃,16 h)+(190℃,2 h)+(120℃,16 h)三级过时效制度时,在同一电导率水平下,合金的抗拉强度损失明显低于采用双级过时效制度时合金的抗拉强度损失。

淬火工艺对含Sc的AA7150锻造铝合金性能的影响

采用熔炼铸造与锻造变形方法制备含0.3%Sc的AA7150铝合金。通过拉伸测试、剥落腐蚀测试、金相及透射电镜等技术方法,研究不同淬火工艺对锻造态铝合金性能及显微组织的影响。结果表明:铝合金在空气中自然冷却时,T6时效态合金的抗拉强度与抗剥落腐蚀性能层严重降低;而室温水淬的T6时效态合金比室温油淬的T6时效态合金具有更好的塑性。当预先采用(80℃,30s)水淬火或(80℃,30s)油淬火再15℃水淬时,T6时效态合金的抗拉强度明显得到提高,且抗剥落腐蚀性能也得到了改善。预先80℃淬火能提高T6时效态合金性能的主要原因是时效态合金晶界析出相的尺寸与离散度明显增大。

7150铝合金铸态及均匀化退火组织研究

采用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对7150铝合金的铸态组织及均匀化退火组织进行了观察及表征,并对组织中的金属间化合物进行了能谱分析。结果表明,7150合金的铸态组织中主要存在MgZn2(η)、α(Al)相以及少量的Al2CuMg(S)、Al2Mg3Zn3(T)、Mg2Si和Al6(FeCu)相。其中MgZn2相固溶了Al、Cu,Al2CuMg相中固溶了Zn,而Al2Mg3Zn3相固溶了Cu。均匀化退火后发生了MgZn2(η)→Al2CuMg(S)的转变,且与铸态中存在的Al2CuMg相相比,均匀化退火组织中的Al2CuMg相中Zn含量较少。同时均匀化退火并未对Al6(CuFe)相的形貌及成分产生影响。

单级时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过硬度测试、电导率测试、室温拉伸性能测试和显微组织观察(TEM),研究了7150铝合金在单级时效处理过程中时效温度和时效时间对其合金组织和性能的影响。结果表明,7150铝合金有很强的时效强化效应,时效初期,合金硬度迅速上升;单级时效处理的温度越高,合金达到峰时效所需的时间越短。120℃时效时,28 h合金达到硬度峰值;140℃时效时,合金12 h达到硬度峰值;合金在120℃和140℃时效时,过时效现象不明显;电导率随时效时间的延长而不断上升,时效温度越高,电导率的增长速率越快;120℃峰时效时合金基体内有大量细小相析出,晶界析出相呈连续分布;在120℃进行过时效处理,合金粗大析出相数量明显增加,晶界析出相呈不连续分布,但合金的硬度、抗拉强度和屈服强度下降不大,伸长率有所下降。

7150铝合金铸态组织中第二相的形貌及相组成

采用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对7150铝合金的铸态组织进行了观察及表征,并对铸态组织中的第二相进行了能谱分析。研究结果表明,7150铝合金的铸态组织中主要存在MgZn2(η相)、Al2CuMg(S相)、Al2Mg3Zn3(T相)、α-Al、Mg2Si和Al6(FeCu)。对η、S、T相的能谱分析表明,η相和T相中固溶了Cu元素,S相中固溶了Zn元素。同时T相中的Zn和Mg元素含量要略高于S相中的含量。

不同热处理7150铝合金的点蚀电位与应力腐蚀敏感性

采用循环极化、U型样法、慢应变速率拉升、金相表征等手段对比研究热处理制度对7150铝合金电化学腐蚀性能和应力腐蚀性能的影响;并从TEM晶界析出相分布、晶界腐蚀形貌、点蚀发生发展机理以及应力腐蚀开裂机制等角度,对电化学参数与应力腐蚀敏感性之间的一致性关系进行理论说明。结果表明:第二点蚀电位(φ_(pit,2))及其相应电位差值(φ_(pit,2)-φ_(corr)、φ_(pit,2)-φ_(rep))随时效的变化趋势与耐应力腐蚀能力随时效的变化趋势完全一致。

再结晶对7150铝合金局部腐蚀性能的影响

采用金相、极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电镜以及透射电镜对7150铝合金不同程度的再结晶组织的局部腐蚀性能进行研究。结果表明:再结晶程度低的2#合金抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能优于再结晶程度高的1#合金;电化学阻抗谱研究表明,1#合金在腐蚀液中浸泡5 h即出现明显的剥蚀现象,而2#合金浸泡时间长达33 h也未见明显的剥蚀现象;腐蚀路径是沿再结晶晶粒的晶界扩展,未再结晶晶粒很少被腐蚀;透射电镜原位腐蚀观察发现,再结晶晶界析出相较粗大,优先腐蚀,而未再结晶晶界析出相较细小,基本未腐蚀。

7150和2524异种铝合金的搅拌摩擦焊叠焊接头组织与性能分析

采用搅拌摩擦焊方法实现了7150桁条和2524薄板异种铝合金的叠焊,得到外观良好、变形小的叠焊接头。对叠焊接头进行了力学性能和显微组织分析,结果表明:接头的平均横向拉伸强度为418 MPa,达到2524母材强度的92.8%,双道焊缝的平均纵向剥离强度达到173.6 MPa。前进侧和后退侧热影响区的晶粒组织均发生了粗化,焊核区晶粒细小,有明显洋葱环形貌。交界区材料自上而下有明显的层状线型流动形貌,结合区域两种合金金属组织相互渗透,混合充分,形成稳定可靠的连接。

热处理制度对7150铝合金显微组织和性能的影响

研究了7150铝合金二级时效过程中固溶和二级时效条件变化对其组织和性能的影响。结果表明,480℃×12min固溶效果最好;经480℃×12min固溶后,再经120℃×8h+150℃×6h二级时效时能获得较好的综合性能,为7150铝合金时效热处理工艺参数的确定及优化提供参考依据。

轧制工艺对7150高强铝合金板材织构演变的影响

采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术等手段,研究了不同轧制工艺下7150铝合金热轧板材的微观组织与织构演变。结果表明:沿板材厚度方向,由于轧制力的不均匀分布,板材表面变形大,表层细晶粒较多。从板材表面到中心,大角度晶界所占比例逐渐增加,0°~10°小角度晶界所占比例下降。由于板材表面所受摩擦力和变形较大,其形变储能大于板材中心,导致表面Taylor因子大的取向织构数量比中心多。轧制道次少,形变储能高,导致板材中心的S、R织构数量较多。轧制道次多的板材表面的最强织构为{012}<221>,1/4厚度处最强织构为{130}<130>,板材中心最强织构为{112}<110>。轧制道次较少的板材表面最强织构为R织构和Q织构,1/4厚度处最强织构为{315}<112>,板材中心最强织构为Copper{112}<111>织构。此外,轧制道次少的板材的断裂韧度明显较高,这可能与S、R织构的强弱有关。

过烧对7150铝合金显微组织和性能的影响

研究了7150铝合金固溶过程中过烧对其组织和性能的影响。结果表明,随着固溶温度升高过烧程度越严重;过烧使合金产生复熔结构,弱化晶界。

时效时间对7150铝合金组织和性能的影响

通过维氏硬度测试、电导率测试和拉伸、晶间腐蚀等测试方法,研究了预时效、回归及再时效三个阶段中的时效时间对7150铝合金组织和性能的影响,借助透射电镜观察时效处理各阶段合金的微观组织演变。结果表明:120℃×20 h欠时效作为预时效工艺,比120℃×24 h峰时效的晶内析出相更细小,高温回归时更利于回溶。在190℃短时回归5、15和30 min中,15 min回溶效果最好,硬度最低,再经120℃×24 h再时效后合金抗拉强度Rm、屈服强度RP0.2、伸长率A分别为622 MPa、573 MPa、10.8%,显微硬度为204 HV,力学性能与120℃×24 h单级峰时效时相近。经120℃×20 h+190℃×15 min+120℃×24 h处理后7150铝合金综合性能好,耐晶间腐蚀性能佳。