7000系高强铝合金微观组织结构对应力腐蚀行为和机制影响的研究进展

7000系(Al-Zn-Mg-Cu)高强铝合金是铝合金中强度最高的系列之一,应力腐蚀开裂(SCC)是影响其服役安全稳定性的关键因素。综述了应力腐蚀开裂的阳极溶解机制和氢致开裂(HIC)机制,总结了7000系铝合金中的组织结构对合金SCC行为及机制的影响;从合金化学成分、热处理、预应变、表面处理等方面对SCC敏感性的影响出发,论述了不同组织结构对SCC行为的影响。提出了降低7000系高强铝合金SCC敏感性的重点研究方向:通过优化合金元素、使用新型的热处理工艺和表面处理技术等方法合理调控合金的微观组织结构,进而延长合金的使用寿命,使材料受到更好地保护。

2系铝合金的搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能研究

采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型,采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试,利用蔡司金相与扫描电子显微镜研究母材和焊接接头的微观组织。结果表明,在微观组织方面,前进速度不变时,随旋转速度的增加,材料焊合区的组织更均匀,晶粒尺寸更为细小均匀致密;热机影响区存在有板条状的粗大组织和细小的等轴晶,且晶粒尺寸在逐渐变小;热影响区平均晶粒尺寸呈现增大的趋势。在硬度方面,焊接接头硬度热影响区最低,搅拌焊合区次之,热机影响区位于二者之间。在拉伸方面,不同焊接工艺下试样的拉伸断裂位置均在铝合金的焊接接头处,焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。1000r·min^(-1)及100mm/min下的焊接接头的断裂伸长率为17.1%、抗拉强度可以达到410MPa,其焊接接头的力学性能最优。由此得出结论,铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,可为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。

7xxx系铝合金焊接技术研究进展

7xxx系铝合金作为所有系列铝合金强度最高的金属材料,具有优良的综合性能,被广泛应用于各领域中。本文从7xxx系铝合金焊接质量和焊接效率出发,综述了几种常见的7xxx系铝合金焊接技术的发展现状,重点介绍了熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)、冷金属过渡焊(CMT)、钨极惰性气体保护焊(TIG焊)等传统电弧焊以及激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等新型焊接技术的技术特点与应用前景,总结了不同焊接技术相应的优势与不足以及目前各焊接技术急待解决的问题,最后对7xxx系铝合金焊接技术发展前景进行了总结。

Sc和Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金组织演变和力学性能的影响

本文采用传统铸造和热加工工艺制备复合添加Sc、Zr的高Zn含量7xxx系铝合金,通过室温拉伸实验、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等,研究Sc、Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:设计制备的新型高Zn含量(w(Zn)=10.9%)铝合金的抗拉强度为769 MPa,伸长率为4.7%。合金中高含量的Zn有利于形成高密度的纳米η'相,实现优异的沉淀强化效果。Sc和Zr复合添加形成的初生Al3(Sc,Zr)相有助于细化凝固组织,而时效过程中析出的次生Al3(Sc,Zr)相则可以有效抑制再结晶和阻碍位错运动,二者结合实现了良好的晶界强化作用。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增材制造研究进展

Al-Zn-Mg-Cu系(即7xxx系)铝合金是军民两用最为广泛的一类超高强度铝合金,Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增材制造技术具有复杂零件精密成形与轻量化设计等显著优势,市场需求广泛。本文综述了Al-Zn-Mg-Cu系合金增材制造技术的研究进展,总结了国内外增材制造7075铝合金目前存在的问题和改进措施。对7075铝合金增材制造技术未来的研究热点和发展方向进行了展望。

Al-Zn-Mn-Si-Mg系压铸铝合金阳极氧化工艺

在传统铝合金阳极氧化电解工艺基础上,添加草酸、酒石酸和柠檬酸等形成硫酸-有机酸混合体系氧化处理液,对Al-Zn-Mn-Si-Mg系压铸铝合金进行阳极氧化处理,探索阳极氧化工艺参数和有机酸种类对氧化膜微观形貌、耐腐蚀和耐磨性能的影响.研究结果表明:在硫酸质量分数为10%、氧化电压为18V、氧化时间为60 min、氧化温度为20℃的条件下,与纯硫酸体系相比,混合酸体系能显著增加Al-Zn-Mn-Si-Mg系压铸铝合金阳极氧化膜厚度,提高氧化膜的耐腐蚀性能和耐磨性能;其中10%硫酸-15%柠檬酸混合体系(百分数均为质量分数,下同)下的氧化膜耐腐蚀性能较强,10%硫酸-10%酒石酸体系下的氧化膜耐磨性能较优.

新型铝合金模板系统在项目中的应用

文章围绕铝制模架结构特征及优势展开分析,深入探讨新型铝合金模板系统在项目中的应用,并结合项目实践,提出具体的质量控制措施,以供参考。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金厚板截面色差原因分析及工艺改进

针对Al-Zn-Mg-Cu铝合金厚板截面阳极氧化过程中出现的色差缺陷问题,通过金相显微镜、扫描电镜、布氏硬度计及氧化膜测试仪等多种检测仪器,对缺陷进行了定性分析,确定了色差产生的根本原因,并开展了不同轧制工艺对Al-Zn-Mg-Cu铝合金厚板截面再结晶组织的影响研究。结果表明:Al-Zn-Mg-Cu系厚板色差缺陷产生的根本原因与整个截面再结晶组织分布不均匀有关;精确控制轧制工艺可有效改善厚度截面的色差现象,获得满足要求的产品。

5×××系铝合金热轧卷裂边原因分析及对策

根据实际生产过程中5×××系铝合金热轧卷裂边缺陷影响范围情况,将5×××系铝合金热轧卷裂边分为局部裂边、区域裂边、整卷裂边。分析不同裂边类型的特点及产生原因认为,局部裂边主要是由于个别位置存在表面损伤或内部存在Na元素偏聚等异常因素造成,区域裂边主要是受到铸锭残留氧化皮、轧制温度偏低等不均匀因素影响,整卷裂边主要是由于Na含量超标、铸锭加热超温、轧制喷淋或工艺异常等因素造成。提出生产过程中避免铸锭出现局部损伤、铸锭熔铸生产保证精炼均匀性、注意清洁生产防止表面夹渣以防止局部裂边,铸锭铣面时保证工艺铣面量足够且规范、热轧生产时优化中间坯温度避免轧制温降过大以防止区域裂边,加强原辅材料控制严防Na来源避免钠脆、定期校验加热炉炉温均匀性保证铸锭加热均匀、热轧时合理控制乳液喷淋宽度与卷材宽度关系、优化及固化不同合金状态宽度产品的加工率和温度等控制要点、避免工艺条件波动、优化立辊工艺操作等以防止整卷裂边。

高、低温时效处理对6xxx系铝合金性能的影响

通过系统检测和对不同时效制度下的试样进行化学成分分析、晶粒组织观察以及强度、延伸率、硬度、电导率和晶间腐蚀性能测试,研究时效工艺对6xxx系铝合金显微组织和性能的影响规律。结果表明,随着时效时间的延长和时效温度的升高,合金基体内部的强化相析出数量增多,尺寸增大,且分布密度也相应提高;合金的强度和硬度先升高后降低;电导率则随时效时间的延长而增大。6xxx系铝合金抗晶间腐蚀性能良好,但随着时效时间的延长,抗晶间腐蚀性逐渐变差,直至达到峰值时效后再增强。

7xxx系AlZnMgCu铝合金早中期时效强化析出相的研究

用高分辨透射电镜(HRTEM)和显微维氏硬度计细致地研究分析了7xxx系AlZnMgCu铝合金的单级时效硬化和强化相析出行为,从不同的晶体学方向跟踪观察了硬化析出相形貌和晶体学演变规律。结果表明:在120℃保温时效该合金具有很明显的时效硬化特性,时效4 h硬度即为210 HV,时效20 h达到峰值227 HV;继续时效,存在一个较长时间的时效平台。GPII区在时效最初10 min后即迅速形成,与基体完全共格;η′相由GPII区发展而来,在时效8 h左右形成,也与基体完全共格;合金峰值时效是GPII区与η′相联合起主要强化作用。时效202 h,观察到初期的η相。没有观察到所谓{100}面上的GPI区。

5xxx系铝合金研究现状及发展趋势

5xxx系铝合金因具有高耐蚀性又被称为防锈铝,是海洋工程装备的重要材料之一。随着海洋工业的快速发展和海洋环境的复杂多变,人们对海洋工程装备用材料的性能提出了更高的要求,因此5xxx系铝合金材料既要保证轻质高强还要进一步提高耐蚀性。本文综述了5xxx系铝合金中主加合金元素的含量范围,讨论了微合金元素对5xxx系铝合金组织与性能影响研究现状,分析了5xxx系铝合金的制备和热处理工艺,阐明了5xxx系铝合金热变形工艺与热处理工艺的协同调控、组织细化和性能提升的发展趋势,最后对5xxx系铝合金的微合金化、热处理工艺、热变形行为及耐腐蚀性能等方面的研究进行了展望。

2xxx系铝合金材料试件圆孔翻边成形工艺优化

以2xxx系铝合金材料试件为研究对象,对其圆孔翻边成形过程,开展不同工艺参数条件下的正交实验,结合试验所得实验结果与通过数值模拟分析验证得到其最优工艺参数。研究结果表明:在机械加工冲压方法下,相同工艺参数中多道次冲压能提高2xxx系铝合金的成形能力,降低材料损伤。预制孔Φ60试件,其最优工艺参数为预开孔42 mm,保压时长为120 s,冲压温度185℃。圆孔翻边的翻孔孔径与成形高度与受预开孔影响最大,预开孔越大成形高度越低,翻孔孔径越接近理论孔径。工艺圆角只与温度有关,且对于2xxx系铝合金试件的工艺圆角会随温度的升高而升高,在230℃后趋于平稳。成形孔壁面减薄受预开孔大小的影响,预开孔越小,其成形极限越大,壁面的减薄量越大。

超高强7XXX系铝合金的研究现状及发展趋势

针对7XXX系铝合金从合金化、形变热处理以及近年来兴起的异构组织调控三方面对其研究现状及发展趋势进行总结。综述了合金化、形变热处理(包括大塑性变形)对7XXX系铝合金力学性能的影响,介绍了异构组织的思想、种类及其对7XXX系铝合金力学性能的影响,展望了超高强7XXX系铝合金的发展趋势。旨在为超高强7XXX系铝合金材料产业的持续发展提供帮助。

2系铝合金三价铬钝化法研究进展

2系铝合金广泛应用于航空、交通等领域,但存在耐蚀性较差的问题,目前最具潜力的表面处理方式是三价铬钝化法。本文介绍了2系铝合金的结构特性与腐蚀机理,讨论了三价铬钝化工艺的研究进展和不同处理工序中操作因素对钝化膜的影响,并分析了三价铬钝化膜的特性及形成机理。指出目前三价铬钝化法存在的问题,展望其在铝合金领域的应用前景和发展方向。

变电设施用钢与7系铝合金的盐雾腐蚀及力学性能衰减研究

在海洋及化工厂附近等强腐蚀环境中,钢材的腐蚀一直是严重缩短电力设施服役寿命的关键问题之一。为了解决这一问题,提出利用高强度7xxx系铝合金替代输变电设备用钢的构想,采用室内加速模拟试验,以5%NaCl盐雾腐蚀环境模拟海洋大气环境,结合拉伸试验和微观组织观察对比分析了变电设施用Q345钢和7075铝合金2种材料在不同腐蚀时间(7,21,42 d)后的力学性能衰减和表面腐蚀形貌变化规律,再利用腐蚀失重法、计算机模拟方法等,对比研究了2种材料在相同的腐蚀环境和载荷下的力学性能。结果表明,在5%NaCl盐雾腐蚀环境中,随盐雾腐蚀时间的延长,2种材料均出现了力学性能衰减的趋势,而且Q345钢的最高抗拉强度衰减率(24.58%)是7075铝合金的(3.00%)8倍。2种材料的腐蚀速率均呈先增后减的趋势,Q345钢的平均腐蚀速率[0.030 g/(m^(2)·d)]是7075铝合金[0.002 g/(m^(2)·d)]的15倍左右。相同腐蚀周期时,Q345钢的腐蚀坑比7075铝合金的尺寸更大更深,导致在相同的外载荷下Q345钢中由腐蚀坑引起的应力集中程度显著高于7075铝合金。因此,理论上可用7075铝合金代替Q345钢作为电力设施构件基体材料。

超高强铝合金研究进展与发展趋势

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述;随后,从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论;最后,结合未来装备的发展需求和国内的技术现状,指出“深入研究基础理论,解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

钎焊后自然时效对3003/6xxx/3003复合铝合金性能和组织的影响

以6xxx系铝合金为芯材,3003铝合金为两侧皮材,经熔炼、铸造、复合、热轧、冷轧及成品退火制备了厚度为1.5 mm的3层复合铝合金。在600℃下模拟钎焊,经空冷后进行1、5、10、15、20、25、30 d的自然时效。结果显示:复合铝合金的强度、维氏硬度在自然时效初期快速增加,20 d后上升缓慢,30 d时抗拉强度、屈服强度、芯材维氏硬度达到最大,分别为242.3 MPa、122.9 MPa、84.0;芯材晶粒尺寸钎焊后较钎焊前略微长大,经不同自然时效时间的芯材晶粒平均尺寸大小相当,表明自然时效不改变芯材晶粒的大小;钎焊后以及经自然时效之后芯材中标识出的第二相为不规则的AlFeSiMnCu相。

6×××系铝合金车体型材粗晶的研究进展

6×××系铝合金作为可热处理强化的中高强度铝合金,具有优良的可焊性和耐蚀性,在轨道交通领域已得到广泛应用。然而,粗晶环的存在严重影响了其作为结构材料的优良性能。介绍了铝型材粗晶产生原因,总结了减小轨道车体用6×××系铝合金型材的晶粒度和粗晶环厚度的措施,包括合金化学成分调整,均匀化退火、挤压工艺和热处理工艺的优化,模具结构调整等。

时效制度对高强度薄壁6XXX系铝合金力学性能的影响

通过控制挤压工艺改善铝合金的流动性,挤压生产出6XXX系薄壁复杂截面型材。探究不同的时效制度对此类产品力学性能的影响,对最优时效制度下制备的型材的长期及短期热稳定性能、折弯性能及显微组织进行表征。结果表明:型材经150℃×4 h+175℃×8 h时效后的力学性能最优,屈服强度为340~380 MPa,抗拉强度为390~410 MPa,伸长率为10%~12%,长期及短期热稳定性较好,但折弯角度相对较低。横向基体晶粒度等级为6级,无边部皮质层,纵向纤维状晶粒晶界清晰平直。