均匀化退火工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr高强合金第二相的影响

研究了不同工艺均匀化退火过程中Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中组织、低熔点结晶相和弥散相的演变规律。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金中主要结晶相为AlMgZnCu四元相,均匀化退火后该相部分消除。均匀化退火过程中,随着温度的提高及时间的延长,合金中的非平衡结晶相逐渐溶解,未溶结晶相的体积分数降低。弥散相Al3Zr的尺寸及分布取决于均匀化退火过程中的升温速度,在缓慢升温条件下,弥散相Al3Zr的尺寸细小,分布比较弥散,密度高,合金的电导率最低;随着升温速度提高,Al3Zr相的析出数量减少,尺寸增加,析出相的密度降低,合金的电导率升高。二段均匀化退火后,弥散相Al3Zr的尺寸更加细小,密度更高,平均直径为15 nm,密度为1.27×10^(15)/cm^(3)。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金局部腐蚀过程:从点蚀到晶间腐蚀的转变

时效对Al-7.82Zn-1.99Mg-2.41Cu-0.12Zr合金局部腐蚀模式及过程有重要影响。合金在欠时效状态下,晶界析出相尺寸小,分布连续性高,L_(GBPs/GB)为0.75,主要的腐蚀形式是晶间腐蚀。而在双级时效和回归再时效状态下,晶界析出相尺寸大,分布连续性低,L_(GBPs/GB)小于0.5,晶间腐蚀被抑制,合金主要的腐蚀形式是点蚀。随着浸泡时间的延长,峰时效状态合金的腐蚀模式由点蚀向晶间腐蚀转变。点蚀起始于Al_(7)Cu_(2)Fe粒子,其尺寸越大,与基体的电位差越大,表明较大的Al_(7)Cu_(2)Fe粒子更容易引起点蚀。在腐蚀初期,合金表面发生点蚀,Al和Mg元素在Al_(7)Cu_(2)Fe粒子周围优先溶解。随着浸泡时间的延长,合金表面发生晶间腐蚀。

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。

电磁铸造对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金微观组织及晶内固溶度的影响

分别采用电磁铸造和普通连铸技术制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金,研究电磁场对合金显微组织、合金元素晶内固溶度的影响。结果表明:采用电磁铸造技术制备的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金具有良好的表面质量和内部组织;电磁场显著提高合金元素在晶内的固溶度,减小了微观偏析程度。相对于普通连铸,电磁铸造法制备的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的晶粒平均尺寸从68μm减小到53μm,Zn、Mg和Cu元素的晶内相对溶质固溶度分别由56%、62%和25%提高到79%、74%和44%。

含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的回归再时效处理制度

采用透射电镜分析、力学拉伸性能测试和电导率测试,研究不同回归再时效(RRA)处理制度对含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能的影响。结果表明:采用120℃,24h预时效+180℃,30min回归处理+120℃,24h终时效的RRA处理工艺,可以使合金获得理想的力学性能和抗应力腐蚀性能;与T6态相比,该工艺获得的合金强度仅略微下降,而电导率则大大提高;含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金经RRA处理后,晶内含大量均匀细小的η′相和少量的η平衡相,合金晶界处的平衡相粗化明显,呈现断续、孤立分布;与T6态处理的合金相比,无沉淀析出带变宽;其晶内析出相与T6峰值时效态的类似,晶界组织与双级过时效态的组织类似。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金在铸态和均匀化条件下的组织(英文)

采用普通半连续铸造技术(DCC)制备了Al-Zn-Mg-Cu-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金,研究了微量元素Er对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态和均匀化态组织的影响。结果表明:添加0.5%Er后,合金的晶粒尺寸增大且为粗大的树枝晶。在合金凝固过程中,大部分元素Er在晶界处形成三元合金相Al8Cu4Er。经过均匀化处理后,两种合金晶界处的MgZn2相几乎全部回溶。但是在含Er合金中,由于Al8Cu4Er相的回溶温度约为575℃,所以均匀化处理不能有效地消除Al8Cu4Er相。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金的高温热压缩变形行为(英文)

在温度为300-450°C和应变速率为0.01-10s-1的变形条件下,对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金(7056和7150铝合金)进行热压缩实验。结果表明:在一定的应变峰值出现后,流动应力随应变增加单调下降,呈现出流动软化。峰值应力取决于温度补偿应变速率Z的大小,可用包含Zener-Hollomon参数的双曲正弦关系来描述合金热流变行为。7056合金的变形激活能为244.64kJ/mol,而7150合金的为229.75kJ/mol;在同样的变形条件下,前者的峰值应力却低于后者。在高Z值条件下,在延长晶粒的亚晶粒中存在大量析出物;而在低Z值条件下,再结晶化的晶粒内出现完整的亚晶。7150合金中存在细小亚晶和大量析出物,由于亚结构强化和析出硬化造成其峰值应力比7056合金高。

喷射沉积法制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的显微组织与性能

采用喷射沉积技术制备Al-8.11Zn-2.01Mg-2.36Cu-0.12Zr(质量分数,%)合金,并对其显微组织和性能进行研究。结果表明:喷射沉积的沉积态合金为近等轴状,且晶粒均匀细小,尺寸约为50μm;对合金进行(470℃,24 h)均匀化处理、420℃热挤压(挤压比为39)、(470℃,1 h)固溶处理、(140℃,8 h)时效处理后合金具有优良的性能,合金的抗拉强度为730 MPa,屈服强度为700 MPa,伸长率为11%。合金在140℃时效过程中,时效10 min即形成GP区;时效8 h后,主要强化相为针状的η'-Mg Zn2和球状的Al3Zr粒子;时效72 h后,针状的η'-Mg Zn2亚稳相呈现为棒状的η-Mg Zn2稳定相。该喷射沉积法制备的合金表现出优异的强度和韧性,可广泛应用于航天航空工业、汽车工业、轨道交通、船舶、电子电工等领域。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金加工图的构建及失稳分析

由含Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金在不同变形条件下进行热压缩得到的真应力-真应变曲线,计算合金的热变形本构方程。基于动态材料模型构建合金的加工图,并分析功率耗散系数的变化和失稳区的范围。研究结果表明：该合金在热变形时存在2个失稳区,即低温失稳区（温度300-360℃、应变速率0.05-1 s-1）和高温失稳区（温度400-460℃、应变速率0.005-1 s-1）;在温度440-460℃,应变速率小于0.002 s-1的区域,最大功率耗散系数为0.52,该区域内的变形软化机制为动态再结晶。

微量Er,Y对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金均匀化的影响

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术研究了在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加微量稀土元素Er和Y对其均匀化行为的影响。研究结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中复合添加微量Er,Y(质量分数<0.4%)使合金的共晶化合物溶解温度升高,其均匀化温度相应提高。合金经二级均匀化处理后仍残留较多的S(Al2CuMg)相和Al8Cu4Er相,其中S(Al2CuMg)相能在三级均匀化条件下得到有效消除,但Al8Cu4Er相很难消除。经465℃/24h+475℃/4h+485℃/4h三级均匀化处理后,合金中残留的共晶化合物数量已经很少,基体上分布有大量、均匀、细小的第二相质点,对抑制合金再结晶,提高合金性能十分有利。

微量Cr和Nb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金力学性能和应力腐蚀性能的影响

通过金相显微分析、硬度、强度和应力腐蚀性能的测试,研究添加微量Cr和Nb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金力学性能、再结晶与应力腐蚀行为的影响。结果表明,在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加微量Cr和Nb能提高合金的抑制再结晶能力,并显著提高合金的抗应力腐蚀性能,使合金在保持高的强度和塑性的同时,应力腐蚀临界应力强度因子KISCC由9.8 MPa.m1/2提高到15.2 MPa.m1/2。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金多道次热轧模拟

采用Gleeble1500D热力模拟机按设计的轧制工艺对7055合金进行压缩试验以模拟企业多道次热轧过程,获得多道次压缩的流变应力曲线。对经不同道次压缩水冷试样进行硬度测试、金相显微镜透射电镜和EBSD分析,研究其流变应力、硬度和显微组织特征。结果表明:热压缩时,每道次的峰值应力并未随Z值的增加而显著增加,总应变小于0.303时,峰值应力随应变增加而增大;应变从0.303到1.148,峰值应力基本保持不变,应变从1.148到1.609,峰值应力再次增加;经不同道次热压缩水冷试样的硬度随压缩道次的增加,硬度先增加后减小;由于热轧过程中的动态行为和静态行为的交互作用,形成大量再结晶晶粒。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成和作用

采用金相、能谱分析、扫描电镜、透射电镜和力学性能实验,研究Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成以及弥散相对铝合金显微组织、再结晶行为、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb合金中形成了大量、细小、分布均匀、与基体共格的L12型Al3(Zr,Yb)弥散相;与Al-Zn-Mg-Cu-Zr中形成的Al3Zr弥散相相比,Al3(Zr,Yb)弥散相能更有效地抑制合金变形固溶过程中的再结晶,合金屈服强度提高了6%,断裂韧性提高35%。

Yb微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金再结晶行为和性能的影响

采用铸锭冶金法制备了含Yb的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金。通过对硬度、电阻率、强度、应力腐蚀性能的测试和用金相显微镜和透射电镜的观察,分析了Yb微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金再结晶行为和性能的影响。结果表明,在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加微量Yb能形成含Yb的细小弥散相,因此提高T6态合金的再结晶温度,显著提高合金的应力腐蚀抗力和断裂韧性,并略微提高合金的强度和塑性。这些均匀分布于基体上的弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界,抑制了再结晶形核,显著抑制了基体再结晶,保持形变回复组织。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金型材组织性能研究

采用金相、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜分析及拉伸性能实验等测试分析手段,研究了Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5%Er合金型材的组织性能。结果表明,合金型材中的元素Er主要以未溶的Al8Cu4Er相形式存在,该粒子可以钉扎位错和晶界的迁移,有效抑制合金回复再结晶和晶粒长大,保持合金的变形态组织。0.5%Er的添加使得合金型材的强度降低,主要是因为合金型材中残留了大量的Al8Cu4Er相,在变形过程中由于位错塞积形成裂纹,降低了合金的强度。但是,合金的电导率有所提高。

复合添加微量Er,Y对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金板组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和室温拉伸等分析技术研究了在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中复合添加微量稀土元素Er和Y对其组织与力学性能的影响。结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加适量的Er和Y能显著抑制合金再结晶,延缓合金峰值时效的时间,增强合金时效强化的效果。在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加总量为0.4%(质量分数)的Er和Y能使合金轧制板的抗拉强度提高到624.4MPa,屈服强度达到602.9MPa,延伸率达12.5%,使合金轧制板具有较好的综合力学性能。

一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的变形行为研究

通过动态镦粗压缩实验的方法研究了一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的变形行为。结果表明:Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金在350℃以下变形时,由于变形温度较低,在变形过程中发生动态析出行为,合金晶内析出细小沉淀相,对合金的进一步变形不利;当变形温度高于400℃时,合金没有出现动态析出行为;当变形温度继续升高到450℃时,合金出现了动态再结晶和晶粒长大现象。所以,该Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的最佳变形温度为400～420℃,极限变形量为60%。

含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金均匀化处理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和DSC差热分析等研究了含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态与均匀化态的显微组织和成分分布。研究了均匀化动力学过程,导出了均匀化动力学方程。结果表明:合金铸态组织存在晶界偏析,Cu、Zn和Mg元素存在严重的晶界偏析。470℃×24h均匀化处理后,合金晶界变得细小稀疏,晶界上非平衡低熔点共晶相基本消除。由均匀化动力学方程,可得出合金的均匀化处理制度为470℃×22h,与实验结果(470℃×24h)基本相符。因此合金适宜的均匀化处理工艺为470℃×24h。

铜含量对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb超强铝合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-Zn-Mg-xCu-Zr-Cr-Yb超强铝合金，通过金相显微镜和扫描电镜观察以及晶间腐蚀、剥落腐蚀与应力腐蚀等实验，研究Cu含量（0.8%~2.2%，质量分数）对该合金组织与性能的影响。结果表明：随Cu含量降低，合金的残余结晶相数量减少，力学性能提高，抗腐蚀性能先升高后降低。当Cu含量为1.3%时， Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb合金的综合性能最佳，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为720.7 MPa，704.2 MPa和9.1%；应力腐蚀指数ISSRT=0.031。

稀土Pr对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和性能的影响

采用铸锭冶金法制备含稀土元素Pr的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金,并通过金相分析以及拉伸性能、晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的测试研究价格相对低廉的Pr对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金显微组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,添加稀土元素Pr能影响合金铸态组织中第二相的析出,并显著抑制合金在变形和热处理过程中再结晶的发生,在保持合金的强度及弹性模量的同时,改善合金抗晶间腐蚀和剥落腐蚀的性能,并提高合金的塑性。