张茁[1]2003年在《高温预析出对7055铝合金组织与性能的影响》文中研究表明Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的发展要求在保持高强度的同时,提高抗应力腐蚀开裂性能。迄今,该系高强铝合金的强度已大幅提高,但抗应力腐蚀开裂性能有待改进。 本文提出一种组织和性能调控的新方法,即通过高温近固溶度(小驱动力)条件下晶界处产生预析出来改变随后时效过程中晶界和晶内的析出状态,改善合金综合性能,尤其是抗应力腐蚀性能。本文通过金相显微和TEM显微组织分析、力学性能测试、电导率测量以及应力腐蚀试验等手段研究了固溶后高温预析出处理对7055超高强度铝合金显微组织和性能的影响。 高温预析出对7055铝合金显微组织影响的研究表明:近固溶度条件下预析出可使析出相主要集中在晶界,晶内只有极少量的析出,进而改善时效过程中晶内和晶界析出相的分布状态,使晶界析出相分布不连续,且尺寸粗大。 高温预析出对7055铝合金性能影响的研究表明:高温预析出可以在保持合金硬度的同时提高电导率;在合金的强度没有降低的情况下,高温预析出处理提高了合金的抗应力腐蚀开裂(SCC)性能,具有重要的实际应用价值。
杨修波[2]2014年在《Al-Zn-Mg(Cu)合金的热处理、微观结构与性能研究》文中指出Al-Zn-Mg(Cu)合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能,尤其是高的比强度和比刚度,是重要轻质结构材料,广泛用于航空、航天、高速列车、汽车、船舶和建筑等行业。经合理的成分设计、铸造、加工成型和热处理可以获得良好的力学性能和抗腐蚀性能。由于实际应用中不断提高对材料性能的要求,因此理解微观结构对合金宏观性能的影响,进而指导合金的设计与制备显得越来越重要。但是,过去由于技术的限制,学者们对一些强化相和第二相的研究仍然处于猜测和模糊的阶段,甚至有一些矛盾的观点。现在高分辨电子显微镜和分析型电子显微镜新技术发展,使得从原子尺度研究铝合金中析出相演变规律变得可行。聚焦离子束微区取样制备透射电镜样品的技术,又进一步为透射电镜准确观察微区位置提供了可能。电子背散射衍射(EBSD)技术能提供更多合金中各种相的取向信息,从而为深化理解合金的力学性能和抗腐蚀机理提供了先进表征方法。因此,本论文充分利用上述材料微观结构表征技术,在研究商业合金的基础上,通过改进热处理工艺,获得更优异的宏观力学性能和抗腐蚀性能；通过优化合金成分,获得由T相前驱相强化的高强度合金。本论文主要分为四个部分：(1)设计了一种临界多级固溶制度使7055铝合金获得高于470℃/1h单级固溶的抗腐蚀性能和强度。多级固溶能减少连续体体积分数,从而减少腐蚀过程中点蚀起源位置,更多溶质原子溶解到基体造成的固溶强化及其在时效后析出更多沉淀相而获得最佳析出相强化。系统表征多级固溶处理后形成的球形颗粒的内部结构,解释了球形结构形成的机理。(2)利用HRTEM研究了7055铝合金在120℃单级时效过程中析出相微观组织和显微硬度的关系。时效早期的GP II区呈盘片状分布在铝的{111}晶面。时效到20h达到硬度峰值。此过程中,GP II区保持其厚度不变。当沿着厚度方向长厚,则GP II区开始向η1'转变,合金硬度开始下降。11'沿着直径方向长大时,硬度开始第二次上升。第二个峰值对应于较多11’。η1’又转变为η前驱相时,硬度再次下降。GP II或者η'咱身长大主要造成硬度提高,而转变为相对稳定的中间相时硬度下降。(3)研究设计的以T相或者T前驱相强化的l#(Al-7.6Zn-2.55Mg)合金,可以获得超过7150铝合金的硬度,尤其是几个纳米大小的T相前驱相强化不同于传统η1系列强化机制。T相在120℃时效过程中和铝基体共格,保持固定取向关系。通过XRD,SAED和HRTEM比较了7150,7N01和设计的1#合金在150℃、200℃、340℃和420℃高温时效1h之后的析出相。发现低Zn/Mg比的1#合金在所有温度下以T相(T前驱相)作为强化相；高Zn/Mg比合金(7150和7N01)出现η系列析出相。高合金元素含量的7150铝合金在420℃和340℃主要出现11相；低合金含量的7N01铝合金在200℃出现11相,在420℃和340℃时析出相溶解。低温(120℃)长时间时效一个月后,1#合金析出相以T相为主；7150铝合金析出相主要是叁明治GP II区,η1'和一些rη-p；7N01铝合金析出相主要是GP II区和11'。在200℃时效一个月后,1#合金出现粗大T相和少量的η1相；7150和7N01铝合金在200℃时效一个月后的析出相是η1相；T相接近等轴状多面体；η1相呈杆状或者棒状,与铝合金基体有多种取向。(4)以总合金元素含量依次降低的四种商业合金(7055、7150、7075和7N01)为对象,研究单级峰值时效及高温过时效下的抗晶间腐蚀腐蚀性能及微观结构。过时效提高合金电导率和抗晶间腐蚀能力,降低合金腐蚀电位,增大腐蚀倾向性,但降低自腐蚀电流,其原因是腐蚀产物能阻止自腐蚀；含Cu合金随着合金元素总含量减少抗腐蚀性能降低,不含Cu合金(7N01)的耐腐蚀性能最好。含Cu合金的抗晶间腐蚀性能差的原因主要是存在S相,而且S相随着Cu含量增加而增加,从而降低了耐晶间腐蚀腐蚀性能。以Mg元素含量类似的合金(2#和3#)为对象,研究Cu元素对合金抗剥落腐蚀和应力腐蚀性能的影响。发现添加Cu能细化晶粒,发生均匀性剥落腐蚀；无Cu的合金铸造凝固时的形核中心少,造成晶粒粗大,在剥落腐蚀液中易发生晶间腐蚀。含Cu合金首先在弯梁试样应力腐蚀试验中开裂,主裂纹分开成两枝裂纹。不管合金是否含Cu,应力腐蚀开裂前沿都沿大角度晶界扩展,裂纹前沿周围存在微变形区域和亚晶粒,但含Cu合金裂纹前沿的微变形区域和亚晶粒较少。
巢宏[3]2009年在《多级固溶热处理对7150铝合金组织与性能的影响》文中研究指明Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金必须具备高密度析出相以保持高的强度,但同时析出相在晶界链状富集,导致晶界开裂显着,严重制约了合金的断裂韧性和应力腐蚀抗力,限制了应用潜力的发挥。解决这一难题需寻求有效调控晶界结构以及晶界析出相的方法。本文分别提出逐步固溶处理调控7150铝合金晶界结构及固溶-预析出-再固溶处理调控晶界析出相大小和分布的两种方法,通过金相和SEM显微组织观察、力学性能测试、电导率测量以及腐蚀性能(晶间腐蚀、剥落腐蚀、应力腐蚀)测试等手段,研究揭示了逐步固溶处理及固溶-预析出-再固溶处理分别调控晶界结构和晶界析出相、提高合金力学性能和耐蚀性的作用。逐步固溶处理有效抑制了7150铝合金的再结晶和晶粒长大,减小合金基体的再结晶程度。与常规固溶相比,逐步固溶处理提高了T6态和T77态合金的强度和断裂韧性,改善了晶间腐蚀、剥落腐蚀以及应力腐蚀性能。7150铝合金经过固溶-预析出-再固溶处理后,在晶界上残留数量可观的第二相粒子,对时效过程晶界析出产生诱导作用,使合金经T6时效处理后析出相在晶界粗化并离散分布。与常规固溶相比,固溶-预析出-再固溶处理在保持T6态和T77态合金硬度和强度的同时,改善了晶间腐蚀、剥落腐蚀以及应力腐蚀性能。
陈康华, 张茁, 刘红卫, 李松, 黄兰萍[4]2003年在《近固溶度高温析出对7055铝合金时效强化和应力腐蚀的影响》文中进行了进一步梳理对7055合金采用先高温固溶后降温析出处理,通过光学显微镜、TEM观察和力学性能测试,分析了固溶后高温预析出处理对7055铝合金显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:先高温固溶后再进行降温处理,在近固溶度条件下于晶界处产生预析出,并提高了后续时效状态下晶界析出相不连续分布的程度;这种预析出在保持高强度和高塑性的同时,可以改善合金的应力腐蚀抗力.
张茁, 陈康华, 黄兰萍, 刘红卫, 李松[5]2003年在《高温预析出对7055铝合金组织和力学性能的影响》文中认为通过金相显微分析和TEM分析及力学性能测试 ,研究了固溶后降温过程中高温预析出处理对 70 5 5铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明 :高温预析出可在晶界形成不连续的析出相 ;4 6 5℃预析出在保证合金强度的同时 ,抗应力腐蚀性能得到提高 ,并且随着固溶后预析出时间的延长 ,晶界上析出相更加粗大离散。
李海[6]2005年在《Ag、Sc合金化及热处理工艺对7055铝合金的微观组织与性能影响研究》文中指出7055铝合金是Alcoa公司近年来开发出的一种新型超高强7000系铝合金,采用专利保护的T77处理工艺,降低了其应力腐蚀开裂倾向,同时保持高强度的优点,成功应用于Boeing777客机。然而国内关于7055铝合金的研究与开发尚处于刚起步阶段,因此深入开展7055铝合金热处理工艺以及相关微观组织研究十分必要。本文在国家973项目《提高铝材质量的基础研究》的支持下,借助金相、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等微观组织观察手段,以及显微硬度测试、电导率测量、力学性能测试等方法,详细研究了合金化和热处理工艺对7055合金微观组织与相关性能的影响,以期开发出具有自主知识产权的综合性能优良的7055铝合金及相关热处理工艺,为其实现工业化生产奠定坚实的基础。 添加少量Ag的7055铝合金铸造组织中,晶界和晶内分别形成AlZnMgCuAg和AlFeCuZn型化合物。晶内AlFeCuZn粒子在均匀化过程中不能完全消除,相反成为Mg和Ag原子阱,形成新的AlZnMgCuFeAg型化合物;Ag可以加快7055铝合金的早期时效硬化响应,并且提高析出相稳定性,推迟过时效软化;但过量Ag增加非平衡共晶相体积分数,消耗主合金元素,不利于提高合金强度。 Sc的添加,和Zr原子复合形成初生Al_3ScZr粒子。初生Al_3ScZr粒子作为形核核心,显着细化7055-0.2Sc合金铸态晶粒尺寸;激冷铸造过程中固溶的Sc和Zr原子在均匀化处理及随后的热变形过程中以共格二次Al_3ScZr粒子的形式析出,该二次粒子强烈钉扎变形组织,抑制固溶处理过程中再结晶和晶粒长大。7055-0.2Sc合金之所以能获得高于7055合金的力学性能,在于Sc的添加降低了铸态组织中难溶非平衡相的体积分数、提高基体中溶质原子过饱和度、细小弥散的二次Al_3ScZr粒子的弥散强化作用以及较小晶粒尺寸的细晶强化作用。 为了充分发挥RRA处理工艺优势,使其能够适合于工业应用,本文研究了预时效时间以及回归温度对无Ag和含Ag7055合金显微硬度、拉伸性能及微观组织的影响,研究结果表明,160℃、180℃回归时,含Ag的7055合金只有在120℃/12h预时效条件下,才出现回归早期硬度下降现象;延长预时效时间则不再出现;而不含Ag的7055合金在120℃/12h、18h、24h预时效条件下都出现了早期硬度下降现象。200℃回归时,叁种合金都出现早期硬度下降;随着回归温度升高,回归硬度曲线上早期析出相回溶造成的硬度下降和后期析出相粗化造成
夏浩[7]2013年在《工业级规格喷射成形7055铝合金的组织演变与力学性能》文中提出本论文主要采用金相、X射线衍射、扫描电镜、能谱、差热分析等测试段,对喷射成形7055铝合金型材从沉积态到反向挤压+T76511态进行了显微组织分析、力学性能、热模拟和应力腐蚀性能研究,总结了从喷射成形制坯到挤压以及热处理完成之后,整个过程中7055合金的显微组织和力学性能演变规律。此外研究了该型材热压缩流变行为以及恒载荷条件的应力腐蚀性能。从而为不断优化高7055铝合金设计、优化喷射成形工艺过程和热处理工艺过程参数提供依据,以达到充分提高材料使用性能的目的,研究结果主要如下：通过喷射成形制备的7055铝合金喷射成形坯晶粒为等轴状,粒度均匀,主要在20-50μm,组织无明显宏观偏析,致密度高。沉积坯显微组织中的第二相主要由晶界网络状第二相、晶内针状相组成。晶界上的第二相含有大量的Cu和A1,而晶内析出相主要为MgZn2相。经过挤压后网络化的第二相被打碎,晶界消失,晶粒破碎,组织更加致密化。再经过固溶和过时效处理,强度进一步提高。硬度又沉积态的45HRB提高到90HRB,最终型材的屈服强度为600Mpa,抗拉强度为680Mpa,延伸率可达10%。其次采用Thermorestor-W热模拟试验机进行了高温等温压缩试验,研究了温度范围为300-400。C,应变速率在0.1s-1-2.5s-1之间的流变应力特性。结果表明,7055铝合金为正应变速率敏感材料,流变应力会随着应变速率的提高而增大,随着温度的升高而减小。7055铝合金高温变形的流变应力用Zener-Hollomon参数来表述为其中Z参数为其中应变硬化指数为3.633,变形激活能为-167.31KJ/Mol。最后通过使用恒载荷应力腐蚀测试的方法,研究了7055铝合金型材在不同应力载荷条件下得应力腐蚀性能。试验结果表明：在14天的试验周期时间内,载荷从70MPa依次提高到510MPa,试样均未发生断裂,随后对试样进行的室温拉伸试验发现,材料强度并未发生明显的降低,材料延伸率出现了下降。通过SEM分析试样表面的形貌发现,随着时间和载荷的太高,表面腐蚀由点蚀向晶间腐蚀发展,试样表面有较少的剥落现象发生。
李沛思[8]2016年在《7055铝合金中的磁致塑性效应研究》文中研究指明7055铝合金属于高强铝合金,在航空航天和轨道交通领域有着广泛应用,其发展的限制环节在于其塑性变形能力有待提高。本文基于磁致塑性效应,开展静磁场静态处理实验和脉冲强磁场拉伸实验,借助XRD图谱分析、金相、扫描电镜、透射电镜、力学性能、残余应力等现代材料检测技术,探究不同磁感应强度下7055铝合金组织和性能的变化规律,特别关注磁场对合金塑变能力的改善效果。本文取得的研究成果主要有以下四个方面:(1)静磁场静态处理实验结果表明:磁场处理试样的抗拉强度小幅度降低,延伸率先升高后降低,残余应力先降低后升高,在B=3T时,材料的抗拉强度σb=555MPa、延伸率δ=10.5%、残余应力σv=38MPa,与空白试样(σb=565MPa,δ=7.5%,σv=122MPa)相比,抗拉强度降低了1.8%,延伸率提高了40%,残余应力降低了68.9%,材料综合性能最优。从微观组织来看,当B=3T时,缠结位错发生有序化,出现位错网络和位错墙,晶界处链状分布的η(Mg Zn2)相在磁场作用下向晶内溶解,在晶内形成与基体处于半共格关系的η'相,从而促进了材料塑性的提高。(2)对比“静磁场静态处理”和“脉冲强磁场静态处理”实验结果,两者差异性表现为:静磁场作用稳定、持续,位错主要表现为湮灭机制,呈现出“有序化、低密度”的特征;而单个脉冲作用短暂,脉冲强磁场中位错主要表现为增殖机制,呈现出“高缠结、高密度”的特征。共同点表现为:位错退钉扎是磁处理的内在机制,在这一机制的作用下,材料的塑性和内部残余应力均在B=3T时最优,该值是磁致塑性效应的一个最优参数点,与磁场的类型无关。(3)脉冲强磁场拉伸实验结果表明:材料的抗拉强度和延伸率同步变化,呈现先升高后降低的变化趋势,在B=3T时达到最优值,材料的抗拉强度σb=587MPa和延伸率δ=8.3%,相比于初始样分别提高了3.9%和10.7%。从组织变化来看,B<3T,随着磁感应强度的增加,位错密度上升,位错强化促进了抗拉强度的升高,低场强下,磁场使位错组织趋于有序化,促使材料的塑性提高;B>3T,位错密度随磁感应强度增加而增大,材料组织进一步变形,金属材料的磁导率下降,磁场下位错有序化效果降低,位错出现塞积,材料的性能下降。(4)材料的强韧性变化是由于磁场对材料内部组织产生了影响,而内部组织的变化主要集中体现在位错和合金相的变化,这些变化的诱因,究其根本要从原子尺度和电子尺度来解释,即为磁致塑性的量子效应。磁场主要影响电子的运动特征,可促使位错原子与障碍物原子间的电子对由反向自旋转变为同向自旋,原子间结合的化学键减弱甚至被打破,原子活动性增强,有利于自身的迁移、重新组合。在原子的运动过程中,材料内部缺陷(空位、位错)以及合金相发生了改变,位错退钉扎并发生了有序化运动,合金相固溶并重新析出,改变了原有的形态,促使材料性能发生了变化。从定量角度分析磁场下位错动力学机制:磁场作用下,位错芯膨胀,缠结位错有序化,位错钉扎阻力减小,促进位错的退钉扎,位错运动能力增强。
李园园[9]2013年在《预拉伸及时效对7055铝合金组织性能影响的研究》文中认为7055铝合金为可变形时效硬化型合金,具有优良的综合性能,广泛应用于航空航天领域。近年来随着航空航天的快速发展,对7055铝合金提出更高的要求。形变热处理是一种有效提高合金综合性能的方法。在工业生产7055铝合金厚板的工艺中,往往通过预拉伸降低淬火引起的残余应力。同时预拉伸亦对时效后的组织与性能有着重要的影响,但相关研究鲜有报道。所以开展不同预变形量及预变形后不同时效制度对合金组织性能的影响的研究为提高7055铝合金板材的性能提供重要的理论和技术支持。本文以12mm厚的热轧板为实验材料,通过硬度、电导率、室温拉伸、金相(OM)及扫描电镜(SEM)等方法,研究该合金板材单级固溶工艺对组织性能的影响,不同预拉伸量(0%-7%)及一定量的预拉伸后不同的时效制度(T6、RRA、T7651、同时T6)对合金组织性能的影响规律,探讨了影响机理。得到以下结论：(1)随着单级固溶时间的延长和固溶温度的升高,合金固溶越来越充分、再结晶程度也越来越大。得到470℃×1h为所研究7055铝合金板材最佳单级固溶处理制度。(2)随着预拉伸量的增加,合金硬度逐渐升高,在预拉伸量为3%处达到最大值,随后转为下降；抗拉强度首先下将,在预拉伸量为3%处达到最小值,在3%-4%之间上升,然后又随着变形量的增加而逐渐下降；合金断裂韧性在预拉伸量3%-5%之间呈现上升趋势,预拉伸量继续增大,合金韧性显着下降。合金在预拉伸量为5%时具有比较好的综合力学性能。随着预拉伸量的增加合金电导率整体表现为下降趋势,只是在3%-4%预变形之间,电导率有稍微回升。(3)揭示了预拉伸之后不同的时效制度对合金组织性能的影响,随着T6、RRA、T7651过时效程度依次增大,合金中第二相尺寸逐渐增大,合金硬度、抗拉强度、断裂伸长率逐渐降低,合金电导率逐渐降低。(4)探究了预拉伸同时时效对合金组织性能的影响。预拉伸同时T6时效处理得到的7055铝合金,虽然硬度较低,但抗拉强度和断裂伸长率比预拉伸之后T6时效的分别高6.7%和20.1%；电导率较低,抗应力腐蚀性能较强。是一种提高合金综合性能的工艺。
闫亮明, 王志强, 沈健, 李周兵, 李俊鹏[10]2009年在《7055铝合金的研究现状及展望》文中提出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。
参考文献：
[1]. 高温预析出对7055铝合金组织与性能的影响[D]. 张茁. 中南大学. 2003
[2]. Al-Zn-Mg(Cu)合金的热处理、微观结构与性能研究[D]. 杨修波. 湖南大学. 2014
[3]. 多级固溶热处理对7150铝合金组织与性能的影响[D]. 巢宏. 中南大学. 2009
[4]. 近固溶度高温析出对7055铝合金时效强化和应力腐蚀的影响[J]. 陈康华, 张茁, 刘红卫, 李松, 黄兰萍. 中南工业大学学报(自然科学版). 2003
[5]. 高温预析出对7055铝合金组织和力学性能的影响[J]. 张茁, 陈康华, 黄兰萍, 刘红卫, 李松. 中国有色金属学报. 2003
[6]. Ag、Sc合金化及热处理工艺对7055铝合金的微观组织与性能影响研究[D]. 李海. 中南大学. 2005
[7]. 工业级规格喷射成形7055铝合金的组织演变与力学性能[D]. 夏浩. 兰州理工大学. 2013
[8]. 7055铝合金中的磁致塑性效应研究[D]. 李沛思. 江苏大学. 2016
[9]. 预拉伸及时效对7055铝合金组织性能影响的研究[D]. 李园园. 内蒙古工业大学. 2013
[10]. 7055铝合金的研究现状及展望[J]. 闫亮明, 王志强, 沈健, 李周兵, 李俊鹏. 材料导报. 2009