熔体超声处理对7050铝合金铸锭宏观偏析的影响

采用SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜,研究超声外场下7050铝合金半连续铸锭中微观组织的演变规律及溶质元素Zn,Mg和Cu的宏观偏析行为。研究结果表明:熔体超声处理后的铸锭组织变得细小,混晶减少,溶质元素的宏观偏析程度得到弱化,且随着超声功率的增大,溶质元素分布更加均衡,在240 W超声功率作用下,Zn,Mg和Cu的偏析比由未加超声时的1.243,1.158和1.190分别降低为1.086,1.098和1.110;超声外场的引入使得液穴变浅,由铸锭收缩引起的溶质元素在枝晶间的横向流动作用减弱;晶粒的有效细化导致液固两相的相对运动速度减弱;溶质原子的扩散程度得到强化是超声弱化偏析的主要原因。     

超声对7050铝合金显微组织及溶质固溶度的影响

在铝合金半连续铸造过程中,分别采用不施加外场与施加超声外场2种方案制备7050铝合金扁锭,采用Leica台式金相显微镜观察2种铸锭的显微组织,利用电子探针分析仪(EPMA)测定试样晶粒内主要合金元素Zn,Mg和Cu的含量,并对试样做线扫描分析。研究结果表明:施加超声外场铸锭的凝固组织与未施加超声外场铸锭的相比明显细化,铸锭中形成大量细小、均匀的等轴晶组织,溶质元素在晶内的固溶度增大;Zn,Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高17.468%,49.549%和21.849%。     

时效和RRA处理对国产7050铝合金性能的影响

研究了时效热处理和RRA热处理对国产7050铝合金强度、韧性及抗应力腐蚀性能的影响。结果表明:合金经 140℃,24h 处理,强度和抗应力腐蚀性能优于传统的 T6处理;RRA 处理可使合金强度达到峰值,而抗应力腐蚀性能达到双级时效水平。分析了断裂韧性的影响因素,指出国产7050铝合金具有良好断裂韧性的原因是Fe,Si 杂质含量少,Mg,Cu 含量偏低。     

超声铸造7050铝合金的微观组织和宏观偏析规律

采用不同功率超声对铝熔体进行处理,研究超声场对7050铝合金凝固组织和宏观偏析的影响规律.结果表明:超声振动产生的空化效应和声流效应影响熔体的凝固过程,合理功率的超声能有效细化晶粒、优化组织及改善宏观溶质分布.当超声功率达到170 W时,铸锭径向宏观偏析的弱化效果最好,Zn、Mg和Cu的偏析指数分别为0.0593、0.0565和0.0319;超声功率超过170 W,溶质元素在中心区域富集量显著提高,宏观偏析程度增大.     

固溶处理对7050铝合金强度和断裂韧性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸、紧凑拉伸等实验手段研究固溶处理对7050铝合金拉伸力学性能和断裂韧性的影响.研究结果表明:单级固溶中,随着固溶温度的升高,粗大第二相逐渐溶解,但再结晶体积分数和亚晶尺寸逐渐增大,导致强度和断裂韧性均先增大后减小;双级固溶后,粗大第二相明显减少,再结晶体积分数和亚晶尺寸较小,强度和断裂韧性均超过单级固溶的最大值;固溶后预析出,虽然再结晶体积分数较低,亚晶尺寸较小,但亚晶界析出大量η相,基体内存在大量粗大第二相,强度和断裂韧性明显下降.     

双级时效对7050铝合金厚板断裂韧性的影响

采用金相组织观察、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸和紧凑拉伸等方法,研究双级时效对7050铝合金厚板拉伸力学性能和断裂韧性的影响.研究结果表明:低温短时时效后晶内析出球状GP区和和η'相;过时效后,晶内析出粗大η相和少量η'相;随着时效时间的延长,晶界析出相粗化,并由连续分布变为非连续分布,无沉淀析出带变宽:强度先增大后减小,断裂韧性先减小后增大,断裂方式由延性穿晶剪切断裂经沿晶断裂转变为穿晶韧窝断裂.     

预拉伸对7050铝合金腐蚀性能的影响

通过硬度、电导率、Tafel极化曲线、慢应变速率拉伸测试及光学显微镜、透射电镜组织观察,研究预拉伸变形量对7050铝合金板材强度和腐蚀性能的影响.研究结果表明:预拉伸引入大量位错,在时效过程中促进η平衡相的形核;随着预拉伸变形量的增大,晶内η相增多、粗化,合金的强度降低,电导率升高;随着预拉伸变形量增大,合金内的位错密度增大,空位浓度降低,晶界析出相间距先增大后减小,抗腐蚀性能先增大后减小;无沉淀析出带(PFZ)先变宽后消失,抗腐蚀性能先减小后增大;综合晶界析出相的分布和PFZ宽度的共同影响,随着预拉伸变形量的增大,板材的抗腐蚀性能先逐渐减小后迅速降低.     

热暴露过程中7050铝合金的微观组织与性能的研究

采用透射电子显微镜和拉伸实验研究了不同热暴露条件下7050-T7651铝合金微观组织和拉伸力学性能.结果表明：未经热暴露的7050-T7651铝合金中主要析出相为Guinierprestonzone（GP区）和η′相,其中η′相与基体的取向关系为[0001]η′//[11]Al,（100）η′//（110）Al.随后7050-T7651铝合金在不同温度下分别热暴露500h,随着热暴露温度的提高,合金中析出相长大越明显,晶界附近无沉淀析出带（PFZ）宽化也越明显 热暴露温度提高,合金强度下降越多.7050-T7651铝合金经过长时间热暴露后强度下降、塑性提高的主要原因是晶内主要强化相GP区和η′相的长大粗化以及晶界附近无沉淀析出带（PFZ）宽化.     

断续时效对7050铝合金强度和断裂韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸及断裂韧性实验,研究断续时效对7050铝合金力学性能和断裂韧性的影响。研究结果表明:延长二级时效时间,合金强度先增大后减小,断裂韧性先减小后增大;在二级时效过程中,晶内发生了二次析出,小析出相对基体产生了额外的强化作用,使断续时效态合金强度比峰值时效态(T6)合金的强度更高;晶界析出相粗化不连续分布,使断裂韧性比T6态合金的更大;随着二级时效时间的延长,断裂方式由穿晶剪切断裂经沿晶断裂变为穿晶韧窝断裂。     

双级过时效工艺对7050铝合金力学性能的影响

双级过时效是优化工业化大尺寸7050铝合金锻件综合性能的有效手段。对7050铝合金锻件进行双级过时效处理,研究第二级时效时间对其组织与力学性能的影响。结果表明,随着第二级时效时间的延长,晶界处析出相逐渐粗化,并由连续分布转变为断续分布,合金的硬度、屈服强度和抗拉强度随之降低,伸长率与断裂韧性逐渐升高,并且拉伸及断裂韧性测试样品的断裂模式从沿晶断裂向韧窝型断裂转变。当第二级时效时间延长至一定程度时,合金力学性能趋于平稳。为通过双级过时效工艺调控7050铝合金锻件的综合力学性能提供了研究基础和理论指导。     

超声波功率对铸轧5182铝合金带坯组织性能的影响

采用超声波连续铸轧工艺制备5182铝合金带坯,研究了超声波功率对5182铝合金带坯组织性能的影响.结果表明：施加超声波振动可细化5182铝合金带坯的晶粒组织,减轻元素的偏析程度.超声波的功率越大,5182铝合金带坯的晶粒越细小,元素偏析程度越小,拉伸力学性能越高.当超声波功率为800 W时,5182铝合金带坯的抗拉强度为211.4 MPa,伸长率为18.4%,与未施加超声波振动相比,此时5182铝合金带坯的抗拉强度提高了15.8%,伸长率提高了26.0%.     

Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu铝合金半连续铸锭的均匀化处理

采用DSC、金相、扫描电镜及能谱分析等方法,研究了Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu超高强铝合金半连续铸锭的结晶相及其在470℃均匀化处理过程中的变化规律.结果表明:在均匀化处理过程中,铸锭中含有Al,Zn,Mg,Cu元素的非平衡凝固共晶体在向合金基体溶解的同时还转变形成S相(Al2CuMg),形成的S相在该合金中的熔化温度为490℃;均匀化处理初期,含有Al,Zn,Mg,Cu的非平衡凝固共晶体转变成S相的速度大于S相向合金基体溶解的速度,导致S相数量随均匀化处理时间的延长,先增加随后减少到平衡值,但不能全部溶入合金基体.     

5383铝合金铸锭偏析行为及均匀化制度的研究

采用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）,研究了铸态5383铝合金的元素偏析行为及均匀化制度对其微观组织演变的影响.研究结果表明：铸态5383铝合金组织中Mg、Cu和Mn等元素偏析严重,晶界处有大量网状分布的难溶金属间相;均匀化处理后,非平衡共晶相和难溶金属间相发生回溶,晶粒长大并球化,Mg、Cu和Mn等元素偏析程度减小,同时在位错和晶界附近有大量细小析出相;结合试验及均匀化动力学方程计算结果,得到试验合金的最佳均匀化工艺为480~490℃退火24 h,过烧温度为506℃.     

Si含量对高强高韧7050铝合金组织和力学性能的影响

通过熔炼制备8种不同杂质Si含量的7050铝合金,研究了Si含量从0.033%~0.491%的变化对7050铝合金组织和力学性能的影响规律.结果表明：当Si含量增加至0.134%时,合金铸态组织中出现明显的粗大富Si杂质相,并且随Si含量增加,富Si杂质相含量增多;粗大富Si杂质相在均匀化退火、热挤压以及固溶处理过程中都难以溶解,残留在时效态合金组织中;当Si含量增加至0.134%时,时效态合金的室温拉伸强度和塑性明显提高;在Si含量高于0.344%后,Si含量的增加使合金的室温拉伸强度、塑性和断裂韧性都显著降低.为获得最佳的室温强度和塑性,7050铝合金的Si含量应控制在0.121%~0.134%,但要获得更好的断裂韧性,需进一步降低合金中Si含量.     

化学成分对7050合金扁锭成型性能的影响

对用于生产航空材料受力厚板的7050合金扁锭的铸造工艺进行研究.由于7050合金的化学成分复杂,Cu、Zn元素含量高,Fe、Si杂质元素含量控制较低,同时扁锭的规格较大,宽厚比也较大,在铸造时具有极大的裂纹倾向,铸造成型性极差.通过对7050合金化学成分的优化,在生产允许条件下将Fe/Si比、Zn/Mg比提高到上限,Cu含量降低到下限,并且用块状Al-5Ti-1B和丝状Al-5Ti-1B进行联合晶粒细化,提高了合金的成型性,并铸造出成型的铸锭.     

低频电磁热顶铸造7050铝合金的表面质量和组织

在传统热顶铸造基础上,开发了一种新的热顶铸造结晶器,并在铸造过程中施加了低频电磁场,得出了稳定铸造φ500 mm 7050高强铝合金铸锭的工艺条件;当电磁场频率为15 Hz、磁场强度为10000 At时,铸造出了表面光滑的铸锭.采用偏光显微镜(Leica DMI)观察试样,分析试样的微观组织.实验结果表明:铸造过程中施加低频电磁场能提高铸锭的表面质量,细化铸锭的内部组织,以及抑制铸锭内部裂纹的产生.总结了低频电磁铸造改善表面质量和细化组织的原因以及低频电磁场对液穴形状的影响.     

7050合金电流均匀化过程中的温度分布

研究了电流、风机频率、冷却水和辅助加热对7050合金均匀化过程中温度场分布的影响.结果表明:单纯施加电流时,试样心部及表面温度分布十分不均匀.电流为1500A时,试样中心点处温度只能达到402℃.在电流加热过程中采用吹风方式,心部与表面温差为79℃.采用辅助加热后,心部与表面温差小于±5℃.利用ANSYS建立的温度场数学模型,预测电流为16000A、尺寸为100mm×200mm×2000mm试样的中心点心部温度为324℃,心部与表面温差为1℃.在铝合金均匀化过程中,施加1000A电流,可有效促进晶界残余相的溶解.     

回归处理工艺对7050铝合金力学和晶间腐蚀性能的影响

采用硬度、电导率测试、金相及透射电镜观察等手段,研究回归处理工艺对7050铝合金力学和晶间腐蚀性能的影响.研究结果表明:T6态合金硬度和强度很高,但抗晶间腐蚀能力较弱;与T6态相比,合金经较低温度长时间回归并再时效后,强度和抗晶间腐蚀性能都得到改善;合金经120 ℃/20 h预时效 190 ℃/60 min回归 120 ℃/24 h再时效处理后,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和晶间腐蚀最大深度分别为593 MPa,571 MPa,10.5%和0.05 mm,具有最佳的综合性能;经190 ℃/60 min回归和再时效处理后,合金晶内组织与T6态的组织相似,晶界析出相粗大且不连续分布,因此,合金强度最高,抗晶间腐蚀能力最强.