升温固溶对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与力学性能的影响

研究了7075合金升温固溶处理过程．结果表明升温处理可使极限固溶温度高于多相共晶温度,同时能避免过烧组织的形成,有效强化了残余结晶相的固溶,显著提高了7075合金的力学性能．通过强化固溶,7075合金的断裂和屈服强度可达660MPa和606MPa．     

淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响

 采用OM、DSC、SEM 与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s 延长至49 s,A357 铝合金经T6 热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa 与12.4%降低至320 MPa、254 MPa 与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si 相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25 μm,平均宽度为5~10 μm,当淬火转移时间超过35 s 后,初生与共晶Si 相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg 与Si 元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al 元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg₂Si 强化相长度约为0.2~1 μm,宽度为0.02~0.08 μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg₂Si 强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

淬火转移时间对AA357铝合金力学性能与微观组织的影响

采用OM、DSC、SEM与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s延长至49 s,A357铝合金经T6热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa与12.4%降低至320 MPa、254 MPa与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25μm,平均宽度为5~10μm,当淬火转移时间超过35 s后,初生与共晶Si相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg与Si元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg2Si强化相长度约为0.2~1μm,宽度为0.02~0.08μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg2Si强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

Cr和Yb复合添加对2519A铝合金组织和力学性能的影响

采用力学性能测试、金相﹑扫描电镜及透射电镜等手段研究复合添加Cr和Yb元素对2519A合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:添加稀土元素Yb,能细化合金的时效强化相,提高合金力学性能。未溶于基体的Yb元素与Cu和Al元素主要形成AlCuYb金属间化合物,并沿晶界分布。复合添加Cr和Yb元素,与单独添加Yb元素的合金相比,Cr元素的加入改变了稀土元素的分布状态,合金在结晶过程中沿晶界形成的富稀土相明显减少,使更多的Yb元素固溶到基体中,从而更有效地细化合金的时效强化相,提高合金的力学性能,使合金室温抗拉强度由490.5MPa提高至508.9MPa。     

微量Yb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金的强韧化作用

通过拉伸性能和断裂韧性测试、扫描电镜断口分析、金相和透射电镜观察,研究添加微量Yb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金(7A60合金)的显微组织和力学性能的影响;根据合金的显微组织特征,分析添加微量Yb对合金强韧化的作用机理.研究结果表明:在7A60合金中添加0.3%Yb后,形成的含Yb共格弥散相,基体保持形变回复组织,基体晶内未形成明显的亚晶组织,抑制了基体再结晶;与7A60合金相比,添加0.3%Yb的合金拉伸断裂时沿晶界和亚晶界分布的二次裂纹明显减少,沿晶界断裂抗力提高;抗拉强度%从710 MPa提高至747 MPa,屈服强度σ0.2从684 MPa提高至726 MPa,断裂韧性KIC从21.6 MN/m3/2提高至29.3 MN/m3/2.     

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

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.     

固溶处理对镍-铬-钼合金力学性能的影响及断口分析

采用金相显微镜、X射线衍射和扫描电镜等方法研究了热压成形镍-铬-钼合金固溶前后的金相组织、相的组成、断口形貌,以及固溶处理对合金力学性能的影响.研究结果表明:经1250 ℃/4 h固溶处理后的合金全为Ni的固溶体,而未经固溶处理和经1200 ℃/4 h固溶处理的合金除了含有Ni的固溶体外,还有单质Mo和一些金属间化合物;未经固溶处理的合金呈脆性断裂,拉伸强度要比固溶后合金的强度低,而固溶后合金呈延性断裂.经 1250℃/4 h和1200 ℃/4 h固溶处理后合金显示出以韧窝为主的断口形貌,与合金的延性断裂力学性能测试结果一致,而未经固溶处理的合金呈现以解理为主的断口形貌,与合金的脆性断裂力学性能测试结果一致.固溶处理前合金的硬度要比处理后的合金硬度高.     

热处理对CuNi2Si合金组织和性能的影响

研究了不同预冷变形条件下时效温度及时间对CuNi2Si合金组织和性能的影响.结果表明:合金在880 ℃×2.5 h固溶,经不同预冷变形后时效,具有较强的时效强化特性;同时预冷变形能够促进时效过程中第二相的析出,并具有晶界析出倾向;当预冷变形达40%,500 ℃×1 h时效,合金布氏硬度(HB)达193,抗拉强度(R_m)达765 MPa,伸长率达11%,与未进行预冷变形的合金相比,可获得较高的硬度、强度及较好的综合性能.合金热处理后的拉伸断口为韧性断裂,形貌特征为沿晶型韧窝,这与析出相具有晶界析出倾向的特性一致.     

水冷铜模铸造Fe_3Al金属间化合物的组织和力学性能

采用中频感应炉熔炼、水冷铜模冷却的方法制备Fe3A1合金.利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜及力学性能测试对铸态及热处理后合金的组织、力学性能和冲击断裂行为进行研究.结果表明:合金的铸态组织为等轴晶,晶粒尺寸大小不均;合金经1 000℃、15 h均匀化退火+炉冷+600℃、1 h中温回火+油淬热处理后,晶界得到细化,晶内和晶界上析出弥散分布的第二相,晶粒尺寸明显长大;热处理后合金的σb提高73 MPa,硬度由铸态时的22.3 HRC提高到了26.2 HRC,但合金的冲击韧性有所下降;铸态时合金的断裂方式主要以沿晶断裂为主,热处理后合金断口呈沿晶+穿晶的混合型断裂特征.     

置氢Ti-6Al-4V合金组织与室温变形行为的相关性

应用压缩实验研究置氢Ti-6Al-4V合金的室温力学行为,采用OM、SEM分析了氢对钛合金组织的影响和断口形貌特征,探讨了置氢钛合金组织和室温变形行为之间的相关性.结果表明:氢的固溶强化作用使置氢Ti-6Al-4V合金硬化效应增加,但适量的氢可以显著降低其压缩屈服强度和弹性模量,且断裂时发生的变形量增加,此时合金组织为á a的双态组织,当合金中产生粗大的a晶粒时,断裂时发生的变形量显著降低;氢的加入促进了合金中斜方马氏体á″的生成;置氢Ti-6Al-4V合金的室温压缩断口为延性沿晶断裂或脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合断口.     

Si对Al-Zn-Mg-Cu合金组织、断裂和局部腐蚀行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及室温拉伸、剥落腐蚀等测试方法,研究了微量的Si对Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织、性能和局部腐蚀的影响.研究表明:随着Si含量增加,合金的强度先增加再减小,0.040%Si(质量分数)时合金的强度出现峰值;合金的力学性能各向异性随Si含量的增加,先减小再增大,0.025%Si时,力学性能各向异性最小;随着Si含量的升高,合金横向断裂模式从以穿晶断裂为主向沿晶断裂转变.与合金纵向强度变化幅度比较,Si含量对合金横向强度影响显著.     

两栖飞机铝合金的中低应变率力学性能

为研究水陆两栖飞机用航空铝合金材料在中低应变率区间内的动态力学性能,在常温下针对飞机船底壁板结构用7475-T761和7055-T76511铝合金采用电子式万能材料试验机开展准静态及低应变率拉伸实验,采用高速液压伺服试验机开展中应变率动态拉伸实验,获得了0.005~500 s-1区间内的铝合金应力-应变曲线,拟合和验证了Johnson-Cook本构模型。结果表明：在应变率0.005~500 s-1区间内,7475-T761和7055-T76511铝合金均呈现出了显著的应变率强化效应;从准静态向中应变率增加,7475-T761铝合金的失效应变随着增大,而7055-T76511铝合金先降低后增加;7475-T761铝合金表现出了显著的应变硬化效应,而7055-T76511铝合金应变硬化效应相对较弱;两种铝合金的断口形貌均未表现出明显的颈缩现象;拟合得到的Johnson-Cook本构模型能够较好表征两种铝合金材料的动态力学性能,最大均方根误差为13.7 MPa。     

High temperature tensile properties,fracture behaviors and nanoscale precipitate variation of an Al-Zn-Mg-Cu alloy

In order to assess Al-Zn-Mg-Cu alloys as potential high temperature structural materials,the hardness,tensile properties and fracture behaviors of 7085 Al alloy were investigated at various temperatures from room temperature to 175℃.High-resolution transmission electron microscopy was used to investigate the evolutions of precipitates at different temperatures,particularly on the relationship between microstructural evolution and tensile strength.The results reveal that both the microstructure and mechanical properties of the alloy are quite sensitive to the environmental temperature.As the temperature increases,the hardness and strength decrease while the elongation and reduction of area increase.As tensile testing temperature rises,the strain hardening exponent(n) decreases due to the thermal softening effect.The fracture mode of the alloy transforms from mixture of intergranular and transgranular fracture to completely transgranular dimples when tensile testing temperature reaches 150℃.The precipitate sequence during high temperature tests is coincident with that of aging.With the increase of tensile testing temperature,the mean precipitate radius grows larger,and the distribution of grain boundary precipitates transforms from continuous to discontinuous.     

双峰时效处理对7055铝合金组织和性能的影响

研究了双峰时效对7055铝合金组织和性能的影响．结果表明：7055铝合金采用双峰时效制度处理时,其性能峰值出现在135℃／16h＋190℃／10min,这时,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到695MPa、658MFa、14％．     

剥落腐蚀对7055铝合金板材力学性能的影响

通过室温拉伸、金相显微镜和扫描电镜研究剥落腐蚀(腐蚀时间为0～48 h)对7055铝合金板材力学性能的影响。研究结果表明:随着腐蚀时间的延长,板材的强度和伸长率在最初6 h内快速下降,6 h后慢速下降;腐蚀24 h后,板材的抗拉强度降至500 MPa以下,伸长率降至1%左右;腐蚀48 h后,板材的强度和伸长率分别下降约28%和87%;剥落腐蚀后板材表层产生了大量的沿晶腐蚀裂纹和腐蚀缺口;在拉伸时,腐蚀缺口处产生应力集中,增加了裂纹源数量,这是力学性能下降的主要原因。     

Si对快速凝固/粉末冶金(RS/PM) AZ91镁合金组织和性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金(RS/PM)法制备了Si增强的AZ91镁合金.研究了不同Si含量对AZ91镁合金的微观组织、室温和高温力学性能的影响.结果表明:随着Si含量的增加,合金中原位生成的Mg2Si颗粒逐渐长大.Si的加入显著提高了合金的室温和高温力学性能.室温下,当Si含量≤3%时,合金的抗拉强度随着Si含量的增加而提高,当Si含量增加至5%时,合金的抗拉强度大幅度降低.其中RS/PM(AZ91+3%Si)合金表现出最优异的室温力学性能:bσ高达472.36 MPa,σ0.2和δ分别达到329.76 MPa和4.70%.合金的高温抗拉强度(473 K)随着Si含量的增加而提高.     

固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金挤压材组织性能的影响

通过金相组织分析、扫描电子显微镜分析、X射线衍射、硬度、电导率、室温拉伸性能、断后伸长率和抗晶间腐蚀等微观组织观察及性能表征,研究了四种不同固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金微观组织和性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,合金中的晶粒逐渐变大;当固溶温度低于520℃时,合金中的未溶相的数量和尺寸随着固溶温度的升高而减小;当固溶制度为510℃×2 h+520℃×2 h时,合金中的未溶相开始增多,合金出现轻微过烧,断后伸长率及抗晶间腐蚀性能变差,但抗拉强度最高,达到了490.14 MPa。合金的位错强度和位错贡献值随着固溶温度的升高而减小,合金中的强化效果主要来源于固溶强化和时效析出强化。合金在T6状态下,(490℃×2 h+500℃×2 h)和(500℃×2 h+510℃×2 h)两种不同固溶制度下的抗拉强度和断后伸长率等力学性能和抗晶间腐蚀性能都较优,这两种固溶制度均是适合Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金的固溶制度。     

基于厚向组织性能考量的7B50铝合金中厚板回归再时效热处理

为解决T6态高强铝合金强度高而耐蚀性难以满足使用需求,采用三级时效工艺来改善析出强化相特别是晶界析出相的形貌、尺寸、分布等,并通过研究不同回归处理制度对组织、性能的影响而获得适宜7B50铝合金中厚板的三级时效工艺.研究发现提高回归温度或延长回归时间均会使中厚板心部及表层组织的晶内和晶界析出相发生粗化并析出稳定η-MgZn2相,导致强度下降、电导率上升,其中回归温度对强度和电导率的影响显著.三级时效处理虽使晶内析出相尺寸有所增加,但却使T6态连续分布的晶界析出相呈断续分布,结合心部和表层强度及电导率测量结果认为合适的回归处理制度为165℃/6 h.然而,热轧引起中厚板表层较心部更为严重的变形使表层含有更多的亚晶或亚结构且其分布更均匀,从而使表层更快到达峰时效,进一步的回归再时效处理则使表层析出更多稳定η相,而η相的形成与晶内析出相的粗化长大是造成表层和心部强度差异的关键.虽然淬火/三级时效态表层和心部的晶粒结构存在差异,且局部出现亚晶合并长大,但其对强度的提升效果远低于表层析出稳定η相所引起的强度下降.可见,三级时效工艺并不能缓解7B50铝合金中厚板心部和表层的性能差异,但可使表层和心部的强度、电导率满足某实际工况要求.     

丝材3D打印2024/7055铝合金梯度结构组织与性能分析

大型高强度轻质铝合金整体结构件在航空航天装备结构中应用广泛。为充分发挥不同材料的性能优势,可将两种以上的铝合金材料通过增材制造技术整体成型,从而制造出兼顾功能与减重要求的整体梯度结构件。为此,提出了一种多丝材电弧增材制造铝合金梯度结构件的制备方法,实现了航空结构常用的2024/7055铝合金梯度结构的3D打印,并对梯度结构进行了宏/微观组织、气孔缺陷、过渡区元素含量以及力学性能等进行了全面的分析。研究结果表明：通过多丝材增材制造打印的2024/7055铝合金梯度结构连接良好、过渡区域连续;梯度区域两种材料的晶粒组成不同,2024铝合金由等轴晶粒组成,而7055由短柱状晶粒组成;气孔在空间分布中呈条状分布,并且两种合金Zn元素含量不同,导致力学性能差异较大;当材料组分占比为2024(25%)/7055(75%)时,力学性能最好,材料折损率最低。