固溶处理对喷射成形7055铝合金组织及性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、常温拉伸、剥落腐蚀试验等研究了固溶处理对喷射成形7055铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中粗大第二相面积分数逐渐减小,AlZnMgCu相和Al_(2)CuMg(S)相基本回溶,只残留少量的Al_(7)Cu_(2)Fe相,亚晶尺寸和再结晶面积分数随着固溶温度的升高和固溶时间的延长而增大,导致抗拉强度先增大后减小。合金经470℃固溶处理2 h+时效处理后,抗拉强度、伸长率和剥落腐蚀性能分别为613.4 MPa、8.9%和EB+级。喷射成形7055铝合金的静态再结晶机制包括“原有晶界弓出机制”和“亚晶合并机制”。

固溶处理对7055铝合金微观组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)、硬度和导电率检测、浸泡腐蚀实验研究了固溶参数和淬火冷却速率对7055铝合金微观组织和性能的影响。研究结果显示原始态合金中存在明显的粗大未溶相,其面积分数为23.8%。经过450℃/1 h单级固溶后粗大未溶相的面积分数降低至7.6%。经过450℃/1 h+475℃/1 h双级固溶,未溶相的面积分数进一步降低至4.3%,当第二级固溶温度升高至490℃时发生过烧。合金的硬度和导电率在固溶处理后均有所下降,之后经过160℃/6 h时效后显著上升。淬火冷却速率对合金脱溶和耐腐蚀性能具有重要影响,当冷却速率小于30℃/min时脱溶析出η相和S相,降低后续时效析出驱动力。合金的淬火敏感温度区间约为375~200℃,以不低于60℃/min的冷却速率经过此温度区间可以显著抑制脱溶析出。

7055铝合金中纳米析出相的演变行为

采用透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究了7055铝合金的时效强化相均匀析出行为及析出相演变过程。结果表明:在160℃单级时效时,随着时效时间从1 h延长至24 h,基体析出相逐渐增大,平均半径由2.31 nm增大至4.39 nm,晶界析出相粗化,平均长度从7.38 nm增大至20.37 nm,晶界无析出带宽化,宽度由21.36 nm增大至47.60 nm。随着单级时效时间延长,合金的强化机制由位错切过机制转化为位错绕过机制。

非等温回归再时效工艺对7055铝合金组织与性能的影响

文章以7055铝合金为研究对象,通过TEM、力学性能测试、耐腐蚀性能测试等实验手段,探究非等温回归过程中升温速率对合金组织与性能的影响规律,回归升温速率设为40℃/h、60℃/h、600℃/h,升温截止温度为180℃。结果表明,当非等温回归再时效工艺为(120℃×24 h)+(60℃/h→180℃)+(120℃×24 h)时,7055铝合金获得了高于T6态的强度,抗拉强度680 MPa,屈服强度641 MPa,延伸率14%。60℃/h升温速率下回归再时效后,晶内析出相细小弥散分布,晶界析出相断续排列,晶界无沉淀析出带(PFZ)明显,剥落腐蚀性能评级为EA,耐腐蚀性能优异。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热变形行为研究

以7000系Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金为研究材料,在Gleeble1500热模拟试验机上进行变形温度250~400℃,应变速率0.01~10 s^(-1)条件下的等温压缩试验。研究结果表明:合金在等温压缩过程中的流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的增大而减小。当应变速率为10 s^(-1),变形温度为250℃时,合金的峰值应力可达205 MPa。大部分的真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征,结合TEM分析,动态再结晶的形成机制是位错通过滑移和攀移逐渐演变成小角度晶界(2°~15°)和大角度晶界(>15°),依靠位错重排在原始晶粒内部形成亚结构,最终形成完整晶界。同时,采用Arrhenius模型和Zener-Hollomon参数方程,构建了Al-Zn-MgCu-Zr合金的本构方程,其中合金的平均变形激活能为324 187 J/mol。此外,通过Prasad失稳判据等模型,构建了0.2、0.4以及0.6应变下的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热加工图,获得可加工窗口为:252~400℃,0.01~0.015 s^(-1)。

ECAP对极冷超高强度7055铝合金组织和性能的影响

为了研究大塑性变形技术中的等通道转角挤压技术(ECAP)对极冷超高强度7055铝合金组织与性能的影响,对7055铝合金加热至480℃后进行ECAP热挤压试验,再采用OM、EBSD、TEM等技术手段对其组织特征和性能进行检测与分析。结果表明,7055铝合金的平均晶粒尺寸明显减少,大角度晶界所占比例有所降低,但仍大于等于66%,比例依然很高;且ECAP在基体中引入大量位错,促进了析出相的形核,增强了合金的析出强化效果;同时,合金的硬度也有一定的提升。采用ECAP工艺可对一定体积的材料施加较大的剪切变形而有效地细化晶粒,改善材料的微观组织,从而提高材料强度和韧性等综合力学性能。

搅拌摩擦加工7055铝合金组织与腐蚀性能研究

利用搅拌摩擦加工技术搅拌了喷射成形7055铝合金,探讨不同搅拌道次对喷射成形7055铝合金组织和腐蚀性能的影响。结果表明:经搅拌摩擦加工后,7055铝合金组织致密,焊核区形成洋葱纹,面积会随着搅拌道次的增加而增大,晶粒呈现细小等轴晶。固溶处理导致搅拌区晶粒异常长大,异常长大晶粒的面积随着搅拌道次的增加而增大。质量分数3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀表明,随着搅拌道次的增加,合金的自腐蚀电位降低,自腐蚀电流增大,阻抗减小,耐腐蚀性降低。

7055铝合金高温流变应力特征及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟机进行高温等温压缩试验,研究了7055合金在变形温度为300～450℃、应变速率为10-2～10s-1条件下的流变应力特征。结果表明,该合金为正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度升高而减小。流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复的特征。通过线性回归分析计算出该材料的应变硬化指数n为5.77683以及变形激活能Q为146.4007kJ/mol,获得了该合金高温条件下的流变应力本构方程。

晶粒形貌及织构对AA7055铝合金板材不同厚度层屈服强度的影响

研究了AA 7055铝合金板材不同厚度层屈服强度的演变规律,并采用背散射电子衍射(EBSD)技术对板材各厚度层进行了微观组织观察和织构组分测试。拉伸试验结果表明,AA 7055铝合金板材的屈服强度在板厚方向呈各向异性,从表面层到中心层屈服强度依次增加,并且在1/4厚度层的屈服强度值突然增大。EBSD结果表明,表面层附近晶粒呈近等轴状,中心层附近晶粒沿轧制方向拉长;此外,织构组分在中心附近以Brass、S、Copper为主,表面层附近则以Cube ND、Random取向为主。当合金沿板材轧制方向拉伸时,由于Brass、S、Copper是硬取向,它们提供较大的泰勒因子M值,从而使屈服强度增大;相反,Cube ND、Random是软取向,他们对屈服强度的贡献较小。另外,晶粒形貌也影响着屈服强度的各向异性。

固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱仪研究了固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响。结果表明:合金固溶时,粗大的初生AlZnMgCu相溶解缓慢,并逐渐球化;而初生AlZnMgCuFeTi相几乎不溶解。固溶温度越高(460-480℃),时间越长(0-240min),初生AlZnMgCu相溶解越多,再结晶越多,晶粒尺寸越大。再结晶主要于初始晶界上的粗大初生相上形核(PSN机制),并向弥散Al3Zr粒子少的变形晶粒内部长大。490℃固溶时,出现过烧组织,晶粒粗大。分级固溶较单级固溶可更好的控制合金组织,如460℃×120min+480℃×60min与480℃×180min相比,再结晶和晶粒尺寸小得多,但初生AlZnMgCu相溶解程度相差不大。

稀土钇对7055铝合金铸态组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等实验手段,研究质量分数为0%-0.3%的钇对7055铝合金铸态组织的影响。研究表明：Y含量在小于0.25%范围内时,随含量增加细化效果增加;当Y含量为0.25%时,铸态组织中基体晶粒细化效果显著,晶粒减小到40μm左右,第二相球化并细化;当Y含量超过0.25%时,合金的铸态组织随着其含量的增加又逐渐粗化,Y加入7055铝合金中主要形成Al6Cu6Y与Al3Y,并且弥散分布在晶界上。

稀土钇对7055铝合金熔炼和凝固过程的作用机制

以Al-Y中间合金的形式,向7055铝合金基体中添加稀土元素钇,主要讨论了钇在7055铝合金熔炼过程中的热力学机制以及在凝固过程中的作用机制。结果表明:钇与熔体中氧、氢、氮、硫、铁等杂质元素有较强的结合作用,起到了熔体净化效果。加入钇后,基体晶粒的尺寸从60-70μm下降到40-50μm。原因是钇在铝中固溶度小,偏聚在固液边界层,阻碍了Zn、Mg、Cu等溶质原子的扩散,造成凝固前沿的成分过冷,促进了胞状枝晶生长。界面处共晶体数量增加,且尺寸较不加钇时减小。

7055铝合金的研究现状及展望

7055铝合金是目前超高强铝合金中强度较高且断裂韧性和耐腐蚀性能较好的一种新型变形铝合金。概述了微量元素对7055铝合金组织和性能的影响,介绍了该合金的热处理工艺,阐述了其微观组织结构、加工性能以及神经网络在该合金研究中的应用。并针对7055铝合金目前存在的问题,提出了今后研究的方向。

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。

7055铝合金的TTP曲线及其应用

采用分级淬火的方法测定了7055铝合金的温度-时间-性能（TTP）曲线，并结合合金实际淬火冷却曲线通过淬火因子分析方法预测了合金的硬度。结果表明，合金TTP曲线的“鼻尖”温度大约为355℃，淬火敏感温度区间为210-420℃。淬火因子分析方法预测的合金硬度值和实测值吻合较好，淬火敏感温度区间的冷却速率对合金硬度有决定性影响。根据理论计算认为，要获得最大硬度，淬火敏感温度区间的平均冷却速率需大于500℃／s。

7055超高强、超高韧铝合金力学性能分析

用拉伸试验研究了经不同固溶和时效工艺处理后7055铝合金的力学性能,并结合显微组织进行了分析。结果表明,复合固溶（双级）＋特殊时效处理新工艺比传统热处理工艺更合理,可使铝合金获得超高强、超高韧的有效结合。试验确定了最佳工艺,即强化固溶：455℃×（10-30）min＋470℃×（20-40）min＋（480-500）℃×（10-30）min;特殊时效：135℃×16 h＋（190-210）℃/（10-20）min,铝合金新状态T78的σb=720 MPa、σ0.2=690 MPa、δ5=12%。

少量Sc对7055铝合金组织与性能的影响

利用拉伸试验、光学金相、X射线物相分析、SEM及TEM等实验方法,研究了添加0.2%Sc(质量分数)对7055铝合金组织与性能的影响.实验结果表明,添加0.2%Sc可以显著细化7055铝合金铸态晶粒并减少晶界非平衡共晶相数量,促进非平衡共晶相在均匀化退火时的溶解,从而提高合金固溶度;由于Sc的添加可以提高7055Sc合金的溶质原子固溶度、形成更为均匀弥散分布的A l3ScZr粒子、以及抑制变形组织再结晶和有效细化固溶处理后的(亚)晶粒尺寸,因而显著提高7055Sc合金综合力学性能.

高温预析出后7055铝合金局部腐蚀性能和时效硬化

研究了高温预析出对Al-Zn-Mg-Cu系7055合金的应力腐蚀、晶间腐蚀和剥蚀行为以及时效硬化的影响,并通过对预析出/时效组织的透射电镜观察,阐述了预析出对7055合金各种腐蚀行为和时效硬化的影响。组织观察及腐蚀性能和力学性能测试结果表明:高温预析出处理可使7055合金抗应力腐蚀性能得到明显改善,合金应力腐蚀开裂界限应力强度因子KISCC由7.4MPa·m1/2提高至9.8MPa·m1/2,合金抗拉强度仍能保持在680MPa左右。经高温预析出处理后的7055合金晶间腐蚀、剥蚀敏感性降低,7055合金的剥蚀等级由EC降为EA-。同时,高温预析出处理使晶界析出相粗化显著、离散度增大,晶界平衡析出相的Cu含量为60.18at%,且晶界析出相Cu含量提高。

预时效温度及回归加热速率对7055铝合金组织及性能的影响

利用硬度、电导率与拉伸性能测试,结合差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)研究预时效温度和回归加热速率对7055铝合金力学性能和电导率的影响,并讨论各RRA制度下微观组织的变化。结果表明:由于7055铝合金中厚板在回归加热过程中存在慢速升温过程,近峰时效作为预时效制度更适合7055铝合金中厚板的回归再时效处理。经过(105℃,24 h)→3°/min(190℃,50 min)+(120℃,24 h)的三级时效处理,7055铝合金中厚板强度和电导率优于T6和T73状态的综合性能。

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。