固溶处理对7475铝合金组织和拉伸性能的影响

利用透射电子显微镜(TEM)和万能材料试验机,研究了单级固溶和双级固溶对7475铝合金微观组织和拉伸性能的影响.结果表明,7475铝合金最佳的固溶制度为470℃/40 min+500℃/25 min双级固溶.在此制度下固溶处理,随后进行120℃/5 h+163℃/18 h双级时效,σ_(b)、σ_(0.2)和δ分别为499 MPa、454 MPa和12.9%.与单级固溶相比,双级固溶后固溶度显著提高,时效时析出驱动力增加,析出相的临界形核尺寸减小,形核率增加.故时效处理后,基体析出相数量更多,且更细小弥散,达到时效强化效果.

不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响

采用轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展速率性能测试方法,研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金厚板疲劳及裂纹扩展性能的影响。结果表明:腐蚀环境对7475铝合金的疲劳性能有较大影响,油箱积水和3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中光滑试样的疲劳强度较室温下降约68%,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对材料疲劳强度的影响程度基本相同;不同环境腐蚀(空气和3.5%NaCl)和不同温度(室温和125℃)对材料的低周疲劳性能影响不大;腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对裂纹扩展的加速规律基本一致。

7475高强铝合金在海洋和乡村大气环境中的腐蚀行为研究

目的研究海洋和乡村大气环境对7475高强铝合金腐蚀行为的影响,为7475高强铝合金环境适应性设计提供支撑。方法在万宁和北京大气环境试验站开展了7475高强铝合金为期36个月的户外暴露试验,通过腐蚀失重分析方法研究了7475高强铝合金在我国2种典型大气环境中的腐蚀动力学规律;借助环境扫描电镜(ESEM)、金相显微镜和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术研究了7475高强铝合金的微观腐蚀形貌和锈层成分。结果2种大气环境中,铝合金腐蚀都呈现出初始阶段腐蚀迅速发展,之后腐蚀速率减慢,最后进入腐蚀扩展相对平稳时期的变化规律。在海洋大气环境中户外暴露36个月后,7475高强铝合金呈现明显的点腐蚀特征,腐蚀产物组成为Al(OH)_3、Al_2O_3和Al_2Cl_3。7475高强铝合金在乡村大气环境中表面腐蚀非常轻微,个别表面出现非常小且浅的腐蚀点。结论在乡村大气环境和海洋大气环境中,7475高强铝合金腐蚀动力学遵循幂函数规律。相比较乡村大气环境,7475高强铝合金在海洋大气环境中表现出非常强的腐蚀敏感性。

7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能

通过金相显微镜(OM)、取向分布函数(ODF)及扫描电镜(SEM)研究25 mm厚7475-T7351铝合金板材的疲劳性能和裂纹扩展速率。结果表明:板材的疲劳强度存在各向异性,横向疲劳强度为300 MPa,纵向疲劳强度为310 MPa,疲劳寿命均大于1×107 cycle。板材在Kt=1、应力比R=0.1和应力强度幅度?K=30 MPa·m1/2条件下,纵向疲劳裂纹扩展速率da/d N为2.73×10-3~4.41×10-3 mm/cycle,横向疲劳裂纹扩展速率da/d N为5.76×10-3~8.22×10-3 mm/cycle。疲劳裂纹主要在次表面的含O、Na、Cl非金属夹杂物处及粗大第二相处萌生,在疲劳裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带,在瞬时断裂区,断口呈小韧窝和解理断裂的混合形貌。

热暴露对7475-T7351铝合金组织与性能的影响

通过对不同热暴露制度下合金的常温拉伸力学性能测试和微观组织演变的观察,分析热暴露制度对7475-T7351铝合金微观组织和性能的影响。结果表明,热暴露温度和时间不同,对合金力学性能的影响也不同。当热暴露温度超过7475-T7351合金末级时效温度163℃时,合金强度明显下降而塑性明显提高,175℃热暴露100和500h后,合金强度分别下降29.7%和40.4%;当热暴露温度低于末级时效温度时,如果热暴露时间比较短,合金力学性能变化不大,但是如果热暴露时间很长,合金强度也下降而塑性也有所上升。125℃热暴露100和500h后合金强度分别下降0.9%和3.2%,150℃热暴露100和500h后合金强度分别下降11.4%和19.0%。热暴露条件下7475-T7351合金力学性能衰退的主要原因是晶内主要强化相η′(MgZn2)粗化以及晶界附近的无沉淀析出带(PFZ)的宽化。

7475-T7351铝合金抗疲劳性能研究

采用旋转弯曲疲劳试验、轴向加载疲劳试验、疲劳裂纹扩展速率试验等疲劳性能测试方法,研究了7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能,并通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分析了该合金的显微组织和疲劳断口形貌。结果表明:7475-T7351铝合金具有良好的耐疲劳损伤性能,光滑试样(Kt=1)在室温旋转弯曲和高温轴向加载条件下的疲劳极限分别为180.0和345.0MPa,缺口试样(Kt=2.2)在室温旋转弯曲加载条件下的疲劳极限为91.9MPa;合金厚板材料在高温下缺口敏感性有所降低;国产材料裂纹扩展速率随应力比增加而增大,裂纹扩展门槛值减小;国产7475铝合金与进口材料在裂纹稳定扩展阶段裂纹扩展行为基本相当;在近门槛值附近不同应力比下的裂纹扩展门槛值略有差别。

双级时效对7475铝合金组织与性能的影响

采用室温拉伸和电子显微分析方法(TEM)研究了7475铝合金在107℃和163℃的双级时效过程中微观组织变化和时效强化特点。结果表明,二级时效时间不变(163℃×30h),随一级时效时间延长,合金的抗拉强度增加,至6h后合金的抗拉强度减小,到10h后变化趋于平缓;一级时效时间不变(107℃×8h),随二级时效时间延长,时效初期合金的抗拉强度变化不大,时效至15h抗拉强度开始下降,时效至25h后渐趋平缓。透射电镜(TEM)观察发现,随一级时效保温时间延长,无沉淀析出带增宽;随二级时效保温时间延长,与T76相比,T73的微观组织中的GP区的数量减少,亚稳相η′和平衡相η数量增加。

7475铝合金阳极氧化膜表面-界面组织与特征

利用阳极氧化法在7475铝合金表面制备一层氧化膜。通过SEM、EDS、XRD等手段分析其表面-界面形貌、化学元素组成和物相,对其表面和结合界面化学元素进行面扫描和线扫描分析,并对氧化膜界面结合形式进行表征。结果表明:阳极氧化膜主要是由Al和O元素组成,还含有板材中所不具备的C、K和S元素,主要来源于阳极氧化的电解液;生成的氧化膜为稳相α-Al2O3和亚稳相γ-Al2O3,其中以α-Al2O3为主;Al和O原子在氧化膜结合界面形成富集层,其界面为化合物型+扩散型形式。

7475铝合金ECAP的晶粒细化极限

将等径弯曲通道变形应用于7475铝合金,等效真应变达12。对7475铝合金在不同温度下ECAP变形后显微组织特征和晶粒细化极限进行了研究。结果表明:变形温度从273K到773K,7475铝合金的晶粒细化极限为0.29～1.90μm,且极限晶粒尺寸的倒数与变形温度的倒数成正比关系。在较高温度下,组织中产生大量的沉淀相粒子能有效钉扎晶界,阻碍晶粒长大,使合金具有较好的组织热稳定性。

微弧氧化对7475铝合金盐雾腐蚀性能的影响

对7475铝合金原始试样和微弧氧化试样进行了中性盐雾腐蚀试验,通过扫描电镜分析了原始试样和微弧氧化试样的表面-界面形貌和腐蚀后形貌,采用能谱仪对腐蚀后的表面和界面进行了面扫描和线扫描分析,通过X射线衍射测定了微弧氧化前后的物相,并利用PS-268A型电化学工作站测得了极化曲线。结果表明,盐雾腐蚀后原始试样表面被严重破坏,伴随着大量裂纹和剥落,腐蚀向纵深发展,腐蚀深度5～10μm,腐蚀产物为Al-O化合物;而微弧氧化试样盐雾腐蚀后仅表面间隙层有腐蚀造成的小球形貌,腐蚀止于致密层;氧化膜由间隙层、致密层和过渡层组成,物相为Al、α-Al2O3和γ-Al2O3,致密层的结构和稳定性是微弧氧化试样耐盐雾腐蚀性能提高的因素,极化曲线表明,微弧氧化试样比原始试样具有更小的腐蚀倾向和腐蚀速率。

微量液相与7475铝合金的超塑性变形

采用扫描电镜、能谱分析仪和金相显微镜研究了7475铝合金的超塑性,探讨了拉伸温度对晶界附近液相的形成及其对孔洞的影响。研究表明:7475铝合金进行超塑性拉伸时,晶界处存在少量液相,且随拉伸温度的升高,液相的质量分数增加,液相中A l含量增加,而Mg、Zn元素的含量有所降低;液相的存在提高了材料对孔洞的承受能力,使材料断裂延缓,超塑性能提高。

7475铝合金的ECAP组织细化研究

研究了等径弯曲通道变形过程中７４７５铝合金的组织细化及超细化，在７４７５铝合金中实现了亚微晶组织，晶粒尺寸达到 ０．４～０．６ μｍ；提出的 ＥＣＡＰ－Ａ晶粒细化工艺，可将 ７４７５铝合金的晶粒尺寸细化到６～８μｍ，而且相当稳定，这一指标优于以前的ＴＭＰ工艺和ＪＴＭＰＡ工艺．

7475-T7351铝合金厚板的断裂韧性

以25 mm厚7475-T7351铝合金板材为对象,研究板材的断裂韧性及其各向异性,借助光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)的观察及分析探讨该板材组织与断裂韧性的关系。研究结果表明:7475-T7351铝合金板材具有良好的断裂韧性,但存在一定的各向异性,L-T向的断裂韧性值KIC=43.80 MPa·m1/2,较T-L向的KIC=36.31 MPa·m1/2高约20%;在L-T向断口上以穿晶韧窝为主,而在T-L向断口上沿晶断裂比例增加;韧窝中大都可以观察到含杂质Fe元素的粗大硬脆第2相粒子;板材中扁平状晶粒及粗大硬脆第2相的分布是造成其断裂韧性各向异性的原因。

直流脉冲电流对7475铝合金超塑性变形中位错运动的影响

研究了直流脉冲电流对7475铝合金超塑性拉伸时的力学性能的影响。结果表明:脉冲电流能显著提高7475铝合金的伸长率,稍微降低其变形流动应力。透射电镜观察发现晶内位错从杂乱无章的状态调整到顺电子流动的方向,各位错段相互平行排列;移动到晶界处的位错能继续以滑移 攀升的方式协调晶界处的变形。由于在超塑性变形中,晶界的变形占据主导地位,电子风在晶界处推动位错的运动,比在晶内的作用更能有效地提高7475铝合金的伸长率。

7475铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头链状孔洞研究

7475铝合金具有出色的力学性能,被广泛应用于航空航天领域.使用回填式搅拌摩擦点焊进行焊接能够有效地消除传统搅拌摩擦点焊接头中的匙孔,使力学性能得到大幅提高.但是,对于如7000系高强铝合金进行回填式搅拌摩擦点焊实验时,依然存在力学性能不良、得不到良好焊点的问题,这是由于在对高强铝合金进行回填式搅拌摩擦点焊时,需要更大的热输入才能使母材受搅拌作用形成塑性材料.当焊接热输入较大时,焊点内易产生裂纹和孔洞等缺陷从而影响焊点的力学性能.本研究采用激光共聚焦显微镜、电子扫描显微镜(SEM)对链状孔洞的形貌特点进行了系统的分析,并对链状孔洞的产生原因进行了分析讨论,同时进行了一系列工艺参数实验研究工艺参数对焊点内链状孔洞的影响.研究结果表明,7475铝合金回填式FSSW焊点在较高热输入情况下搅拌区(SZ)内存在对称分布且呈现链状的孔洞,链状孔洞的方向与焊接过程中塑性材料的流动方向一致,这是由于焊接过程中焊具的搅拌以及焊接温度的不断提高,母材中原本存在的金属间化合物(IMC)被焊具打碎并随着材料流动方向汇聚在SZ内,当SZ内温度达到共晶温度时,IMC与Al发生了共晶反应造成了熔化.此外,随着搅拌套下压深度增加,链状孔洞密集程度上升;随着搅拌套运动速率增加,链状孔洞密集程度下降;随着焊具旋转速度的增加,链状孔洞密集程度上升.

盐雾腐蚀对7475铝合金疲劳寿命的影响

通过测定疲劳寿命来研究盐雾腐蚀对与TC18钛合金偶合的7475铝合金性能的影响;采用概论统计中的F检验分析处理了疲劳数据,分析了盐雾腐蚀和各种表面处理状态对7475铝合金性能的具体影响。结果表明:盐雾腐蚀对7475铝合金疲劳寿命的影响显著;不同的表面处理法对与TC18钛合金偶合的7475铝合金疲劳寿命影响各不相同。

7475铝合金板材的各向异性疲劳性能

基于高周疲劳弯曲实验,研究了航空用铝合金板材Al7475-T3的各向异性疲劳行为.结果表明:轧制后形成了扁平长条状结构的7475-T3铝合金具有良好的耐疲劳损伤性能.在室温弯曲加载条件下,从3个平面(S-T,S-L,T-L)截取的光滑试样的疲劳极限最高可达200 MPa,除在T-L面上表现为各向同性外,其余两面的疲劳性能均表现出各向异性.采用以最弱链接理论为基础的概率疲劳准则,分析了铝合金板材中疲劳裂纹产生的可能性,但模拟结果与实际相差较远.综合考虑晶粒有效滑移长度和夹杂物尺寸两因素,对疲劳极限的影响进行模型计算,得出的Kitagawa曲线与实际情况比较吻合.

焊接材料对喷射成形7475铝合金TIG焊接头热裂纹的影响

采用4043,5356,7055三种焊接材料对喷射成形7475铝合金TIG焊接头的热裂纹敏感性进行了研究,对接头的力学性能进行了测试,分析了接头的微观组织及裂纹的形貌、相组成.结果表明,采用5356焊丝时热输入对焊接热裂纹敏感性影响较大,高热输入时母材中的铜和锌向焊缝进行扩散和焊缝中的镁在熔合区形成α-Al,Al0.403Zn0.597和Al7 Cu3 Mg6相的低熔共晶组织,并在晶界和枝晶间形成偏析,在焊接应力的作用下在熔合区内产生了贯穿性热裂纹;低热输入时接头没有出现热裂纹,但强度只有184 MPa;而4043和7055两种焊丝的热裂纹敏感性较小.

Be对7475铝合金组织及性能的影响

采用再结晶退火和时效硬化两种热处理方式,研究了Be对7475铝合金组织及性能的影响。结果表明,0.023%的Be能细化7475铝合金晶粒,提高其综合力学性能,并能提高再结晶温度,延长再结晶孕育期,降低再结晶速度,同时还加快了该合金的时效硬化进程。

固溶处理对7475铝合金组织和性能的影响

采用力学试验、金相观察和热差分析等手段,研究了固溶处理对7475合金组织和性能的影响。研究结果表明,7475合金固溶处理时,固溶温度对常温力学性能的影响比较大,其时效后的强度随着固溶温度的增加而提高(500℃内),当基体有轻微过烧时强度并不降低;7475合金挤压带材的淬火过烧温度为490℃,较佳的固溶温度为470±5℃;7475合金淬火介质的性质及转移时间是影响淬火冷却速度的重要因素,淬火水温应尽量低(小于20℃),转移时间应尽量短(小于30 s),以获得高的强度;淬火至时效的停放时间对以后的时效有一定的影响,停放时间要加以控制,停放时间确定为小于4 h或大于48 h。