自然时效对Al-6.5Zn-2.3Mg-2.2Cu合金厚板组织性能的影响

商用7×××系铝合金产品人工时效前一般会经历自然时效,自然时效时间的长短直接决定产品的生产制备流程。本试验研究了工业化制备的Al-6.5Zn-2.3Mg-2.2Cu合金厚板在不同的自然时效阶段经人工时效处理后的组织及性能,并重点分析了短时自然时效(0.125~21 d)及长时自然时效(30~360 d)对合金不同时效状态的影响。研究结果表明:自然时效0.125~21 d,T6态合金的强度持续降低,抗拉和屈服强度的降幅分别为14 MPa和17 MPa,伸长率在13.6%~15.6%的范围内波动;基体析出相主要为GPII区和η′相,晶界析出相呈断续分布。自然时效3~360 d时,T6态合金的强度、伸长率和断裂韧性均在一定范围内波动,无明显的变化规律,基体析出相主要为η′相且分布密集,晶界析出相呈断续分布。自然时效3~105 d时,T76态合金的拉伸性能和断裂韧性同样在一定范围内波动,无明显的变化规律,基体析出相尺寸粗大、分布分散,主要为η′相和η相,晶界析出相同样呈断续分布。

不同晶粒细化剂对Al-6.5Zn-2.4Mg-2.2Cu合金组织性能的影响

为了优化Al-6.5Zn-2.4Mg-2.2Cu合金的熔铸工艺,分别采用AlTi5B0.2和AlTi5B1两种晶粒细化剂开展试验,对比分别添加两种晶粒细化剂的铸锭的化学成分、低倍晶粒度、显微组织和轧制板材的拉伸力学性能、抗剥落腐蚀性能、疲劳性能。结果表明,Al-6.5Zn-2.4Mg-2.2Cu铝合金宜选择AlTi5B0.2晶粒细化剂。

热轧压下率对Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu合金板材组织和性能的影响

采用力学性能试验、金相分析、EBSD分析等方法,研究了不同压下率轧制的30 mm厚A1-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu-0.12Zr合金板材时效后组织性能变化。研究结果表明:轧制变形率达到64.7%时,30mm厚的合金板的1/4厚度层开始出现反常平面各向异性,1/2厚度层尚未出现;压下率超过70%时,1/2厚度层横向强度大于纵向强度,开始出现反常平面各向异性,即1/4厚度层在更小压下率条件下就开始出现反常平面各向异性;压下率60%的合金板的1/4厚度层变形织构(Brass、Copper和S)最多,增大压下率到77.8%时,Cube织构明显增多。

超高强Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu-0.12Zr合金厚板各向异性分析

采用拉伸试验、金相分析、EBSD分析等方法研究了80 mm厚的Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu-0.12Zr合金板材不同厚度的组织和性能。研究结果表明:试验合金厚板不同厚度层的力学性能明显不一致,板材厚度心部的强度明显高于表层的强度,并且表层强度出现纵向强度明显低于横向强度的反常平面各向异性现象;厚板的表层晶粒的纤维状组织特征比心部的明显,再结晶组织多,亚结构组织少;表层具有较强的R-Cube织构,心部有较强的Brass和Copper织构;不同厚度层的织构组分和织构强度反应出M(泰勒因子)值从表层至中心层逐渐增大,验证了试验合金厚板中心层的强度高于表层的强度。

时效制度对挤压Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金电化学腐蚀性能的影响

采用开路电位、循环极化曲线、电化学阻抗谱及腐蚀形貌表征等研究不同时效制度下Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金分别在3.5%Na Cl(质量分数)以及10 mmol/L Na Cl+0.1mol/L Na2SO4溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:4种时效制度处理后,挤压铝合金耐局部腐蚀能力由大到小的顺序依次为T76+T6、T76、T77、T6。试样在10 mmol/L Na Cl+0.1mol/L Na2SO4溶液中主要发生点蚀,从循环阳极极化曲线上可以观察到明显的点蚀电位和点蚀转换电位;在3.5%Na Cl溶液中发生点蚀和晶间腐蚀。利用点蚀电位φb以及点蚀电位与自腐蚀电位的差值(φb-φcorr)表征局部腐蚀发生的难易程度,自腐蚀电位和再钝化电位的差值(φcorr-φrep)表征局部腐蚀的发展程度。另外,表征了试样的硬度和导电率等性能,发现与峰时效相比,三级时效处理后的合金的硬度并无显著降低,且T76+T6态的硬度稍大于T77态的。可见扩大三级时效的回归时间窗口、降低回归温度,可使合金同时获得更优异的强度和耐蚀性能。

Al-8.4Zn-2.2Mg-2.4Cu合金高温压缩变形的流变应力

在Gleeble 1500热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,研究了Al 8.4Zn 2.2Mg 2 4Cu铝合金在250～450℃温度范围及1.0～0.001s-1应变速率范围内压缩变形的流变应力变化规律。结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈地影响着合金的流变应力,流变应力随变形速率的提高而增大;随变形温度的提高而降低;其流变应力值可用Zener Hollomon参数来描述。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温变形的四个特征常数。

Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu合金铸锭均匀化退火工艺研究

对Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu合金在均匀化退火加热炉开展了带料测温实验,获得了实际升温速率。在实验室模拟现场加热炉升温速率进行不同均匀化退火时间的工艺研究,并通过DSC分析和扫描电镜分析评价了铸锭的均匀化效果,确定了合金的有效保温时间下限,优化后的有效保温时间比优化前的缩短了13h。工业化生产验证表明,铸锭采用优化后的双级均匀化退火工艺470℃32h+480℃19h进行退火,轧制的成品板材性能满足标准要求。

Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu合金均匀化退火工艺研究

7×××系铝合金是商业化航空航天铝合金中用量最大的品种,是全世界航空航天制造业中最为重要的轻质结构材料之一。采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,对工业化半连续铸造的Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu合金铸锭进行单级、双级均匀化退火工艺试验研究。结果表明:双级均匀化退火更有利于第二相回溶,且双级均匀化处理后基体中析出大量尺寸细小、弥散分布的Al_(3)Zr粒子,对于抑制再结晶、细化晶粒非常有利。该合金适宜的均匀化退火工艺为466℃48h+480℃12h。

Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu超高强铝合金厚板固溶过程的组织演变

采用金相显微分析、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了80 mm厚超高强Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu铝合金热轧板经第一级470℃以及第二级480℃固溶处理前后的相和组织的演变。结果表明,该合金热轧板中主要存在粗大块状的Al2Cu Mg相、长棒状Al7Cu2Fe相及含Zn Mg Cu的细小析出相等,经470℃固溶处理5 min后,Zn Mg Cu析出相基本溶入基体,90 min后完全溶入基体。经470℃1.5 h+480℃5 h双级固溶处理后存在极少量未溶Al2Cu Mg相,板材组织仍为部分再结晶组织,晶粒总体轮廓与热轧态的相似;随第一级470℃及第二级480℃固溶时间的延长,该合金厚板晶粒形态变化较小,沿轧制方向伸长且部分晶粒中存在细小亚晶组织,亚晶尺寸随固溶时间延长而缓慢长大。

Al-8.5Zn-2.3Mg-2.0Cu超高强合金固溶工艺优化

试验研究了单级、双级固溶处理对Al-8.5Zn-2.3Mg-2.0Cu超高强合金组织和性能影响。通过对第二相演化规律、电导率和力学性能评价获得了合金最优的固溶处理工艺。组织分析表明,Al-8.5Zn-2.3Mg-2.0Cu合金中主要的第二相为块状T(AIZnMgCu)相、针状Al_(2)Cu_(2)Fe相和点状MgZn_(2)相。单级固溶的合金再结晶程度高于双级固溶的,单级固溶的合金力学性能略低于双级固溶的。合金经450℃2h+470℃4h双级固溶处理120℃24h峰时效后,抗拉强度达到729MPa、伸长率为10.32%。

壁厚对低压铸造Al-5.8Zn-2.3Mg-1.7Cu合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、布氏硬度计和万能材料试验机等仪器,结合自行设计的低压铸造阶梯形模具,研究了铸件壁厚(5、15、30和60 mm)对Al-5.8Zn-2.3Mg-1.7Cu合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,不同壁厚处合金的微观组织差异显著,壁厚越薄的区域组织越细密,随着冷却速度的增加晶间共晶组织宽度变窄。随着壁厚增加,合金的力学性能呈现先增大后减小的趋势,厚度为30 mm时合金的力学性能最优,硬度(HBW)、抗拉强度和伸长率分别达到118、300.26 MPa和7.55%,断口形貌以韧窝+解理面为主。