戴晓元[1]2004年在《合金元素与热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr系铝合金组织性能的影响》文中研究指明本论文结合973项目中“多元合金成分设计与微量元素的作用机理”子项目，主要研究了合金元素与热处理对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响，对合金进行了金相组织、透射电镜及扫描电镜观察，并进行了一定的机理分析。经实验研究，结果表明： (1)、在Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金中添加0.12wt％Sc的2~#合金铸态组织的晶粒度比不含Sc的1~#合金明显细化，2~#合金经挤压、固溶淬火时效后为纤维状变形组织，添加微量Sc可提高合金的再结晶温度；添加0.12wt％Sc明显提高Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金的抗拉强度，经RRA处理后，2~#合金的σ_b比1~#合金平均提高39.4MPa，经T76处理后，2~#合金的σ_b比1~#合金平均提高28.6MPa，2~#合金的延伸率比1~#合金略有提高；加Sc可提高合金的电导率，提高合金的抗应力腐蚀能力。 (2)、含0.20％Sc的4~#合金抗拉强度和延伸率明显高于0.12％Sc含量的2~#合金。4~#合金组织细化，产生细晶强化，基体中Al_3(Sc，Zr)弥散质点的数量增加，使合金强化效用增强。 (3)、在Al-9.0Zn-2.5Mg-1.1Cu-0.15Zr-0.12Sc合金中增加锌含量能提高合金的抗拉强度，合金的延伸率有所下降。在固溶态下，含9.38％Zn的3~#合金的σ_b比含8.69％Zn的2~#合金的高45.5MPa，延伸率降低4.23％；经T6处理后3~#合金的σ_b比2~#合金平均提高了15.3MPa，延伸率低1.79％；经T76处理后3~#合金比2~#合金的σ_b提高了23.5MPa，延伸率低0.53％。强化固溶+T6处理后，2~#、3~#合金的σ_b分别达到829.4MPa和818.6MPa，延伸率分别为5.68％和5.38％，说明强化固溶对提高2~#、3~#合金T6处理的综合性能是有效的。在Al-9.0Zn-2.5Mg-1.1Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中增加锌含量降低了合金的电导率，使合金的抗应力腐蚀能力降低。 (4)、单级时效过程中抗拉强度随时效时间的延长先上升，至22h达到峰值，然后缓慢下降。延伸率随着时效时间的延长先降低，峰值后延伸率慢慢回升。1~#合金峰值时σ_b为733.2MPa，δ为5.28％；2~#合金峰值时σ_b为763.7MPa，δ为5.68％；3~#合金峰值时σ_b为778.4MPa，δ为3.79％；5~#合金峰值时σ_b为812.4MPa，δ为5.60％。 (5)、双级时效第二级时效工艺为160℃×16h时，2~#合金的为σ_b为535.9MPa，δ为10.20％，电导率为23.9Ms／m，具有较好的综合性能。 (6)、回归温度为180℃，回归时间为30min时，2~#合金的σ_b为733.4MPa，6为5.44%，电导率为21.SMS/m，综合性能较好。
张志[2]2015年在《合金成分及热处理工艺对高强铝合金组织及性能的影响》文中研究指明为了倡导节能减排、低碳环保,契合我国汽车轻量化、大飞机及高铁“走出去”战略的进程,研究高强铝合金轻质材料已成为当今的热点并取得了卓越的成绩。然而,高强高韧、抗疲劳和耐腐蚀性能均较优且成本较低的铝合金材料依然是我们追求的目标。本文采用室温拉伸、维氏硬度、剥落腐蚀及电导率测试方法,金相(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、电子显微镜(SEM、TEM)等分析手段,通过调整优化合金主元素成分、微量元素成分、轧制工艺、均匀化处理工艺和固溶处理工艺,探讨了这些因素对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的微观组织、力学性能、断裂机制、电学性能以及剥落腐蚀性能的影响规律。得出了以下结论：(1)在实验范围内,合金中Zn、Mg含量的提高可以起到细化晶粒,增加析出相的作用。但过高的含量会使晶粒粗化、析出相粗大且聚集。当合金中Zn、Mg含量分别为8.1%和2.8%时力学性能较优,此时T6态合金的强度、延伸率和硬度分别为σb=715MPa、σs=658MPa、δ=13.3%和227HV。随着Zn、Mg含量的增加,Al-Zn-Mg-Cu-0.25Ce铝合金的电导率呈下降趋势,表明了增加Zn、Mg含量使合金的抗应力腐蚀性能降低。此外,合金的抗剥落腐蚀性能也随着Zn、Mg含量的增加而逐渐减弱。(2)单独添加微量的Ce或Zr和复合添加微量的Ce与Zr均能够明显细化合金铸态组织,复合添加时能够获得具有细小等轴形貌的铸态晶粒组织和相对最优的力学性能,相对最优合金T6态抗拉强度、屈服强度、延伸率以及硬度分别为722MPa、662MPa、13.3%及228HV。(3)常规熔炼铸造的Al-8.1Zn-2.8Mg-2.0Cu-0.25Ce合金铸态组织存在枝晶偏析,非平衡共晶相沿晶界呈连续网状分布,低熔点共晶相初始溶解温度为467.3℃；合金经4550℃×16h+465℃×4h+4750C×4h叁级均匀化处理后,成分均匀,残留共晶很少且T6态的抗拉强度、延伸率以及电导率均达到相对最优。(4)经过450℃x90min+465℃x40min+475℃×20min叁级强化固溶处理的合金中粗大第二相和共晶相溶解更充分,经峰值时效处理后合金基体中析出更多细小弥散的强化相,强化效果将更好；叁级强化固溶处理的合金固溶态和T6态的抗拉强度、延伸率相对最优,分别为592MPa/715MPa和22.9%/13.3%；合金T6态电导率为34.5%IACS,抗剥落腐蚀等级为EA+级。(5)经过优化的叁级均匀化处理、叁级强化固溶处理以及总变形量为80%的4道次热轧加上总变形量为50%的5道次冷轧轧制工艺的Al-8.1Zn-2.8Mg-2.0Cu-0.25Ce-0.25Zr合金轧制退火态和T6态组织和力学性能相对最优。其轧制退火态和T6态抗拉强度、延伸率以及硬度值分别为：315MPa/748MPa、10.2%/14.2%、 102HV/245HV,与国内开发的其它7XXX系铝合金相比,该合金显示出超高的强度和良好的延伸率。4种轧制工艺处理的铝合金的电导率大小为#2>#4>#1>#3,剥落腐蚀等级分别为EB+、EA、EC和EB。在高强铝合金的轧制工艺中,在不产生轧裂的前提下,热轧时尽量采用较少道次、大压下量的轧制制度,冷轧时,适当采用较多道次、小压下量的轧制制度可以提高合金的综合性能。
杨建华[3]2010年在《热处理对喷射沉积含Sc超高强铝合金组织性能影响研究》文中研究说明7000系Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金具有高的比强度和硬度、易加工、较好的耐腐蚀性能和较高的断裂韧性等优点,广泛应用于航空、航天和军事领域,但该系合金的缺点是组织热稳定稳定性不好。本文着眼于当今超高强铝合金发展趋势,结合内蒙古自然基金项目,以100℃~300℃的服役目标为使用目标,以Sc和Zr为微合金化元素,主要研究热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金性能和组织热稳定性的影响。采用喷射沉积技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.3Sc-0.2Zr-0.3Ni合金,通过硬度测试和差热分析等方法,借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察和XRD衍射分析等手段研究了热处理制度对实验合金的力学性能和显微组织的影响。研究结果表明:圆形过喷粉颗粒直径约为3~15μm,合金沉积坯组织为均匀等轴晶,晶粒平均尺寸15μm。沉积坯在460℃经过0~24h退火处理后,晶粒尺寸仍保持在15μm左右,其硬度值在57~60HRB之间;挤压坯在470℃、480℃和490℃下分别进行0~2h固溶处理,合金的硬度值在61~67HRB之间;Sc、Zr微合金化后合金沉积坯、挤压坯组织保持较好的热稳定性。沉积坯理想的退火工艺为460℃保温12h,挤压坯480℃固溶处理后在保温0.5h时硬度达到最高值66.68HRB。喷射沉积凝固过程中,实验合金中析出明暗相间LI2型初生A13(Sc,Zr)粒子,大小在100~200nm。挤压坯经480~℃/ 2h+120~℃/ 24h时效处理后,α(Al)基体内析出呈蹄状的LI2型二次A13(Sc,Zr)粒子,Al(Sc,Zr)粒子基本没有长大,粒子尺寸为7~12nm。合金挤压坯480℃/2h固溶处理后分别在110℃~ 150℃内进行时效处理,合金硬度呈近似“双峰”特征,经480~℃/ 2h固溶+110~℃/ 8h时效后合金最高硬度值为73.22HRB。η′相与少量G.P区共同作用是导致480℃/ 2h+120~℃/ 24h硬度值为67.1HRB的重要原因。
王少华[4]2011年在《高强铝合金的微合金化及热处理工艺研究》文中研究指明随着航空航天事业的不断发展,对铝合金性能的要求不断提高,对新合金的渴求也越来越强烈。本文针对一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金,应用动态镦粗极限变形方法确定了挤压成型工艺参数,开展了合金的热变形工艺研究,首次制备出该合金的挤压型材。采用金相、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、电子背散射衍射、透射电镜分析及力学性能实验等测试分析手段,开展了合金型材的热处理工艺研究。在此基础上研究了Er和Sc微合金化对该合金型材的组织性能影响,并分析了合金锻件在不同时效状态下的组织性能和断裂行为。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金在350℃以下变形时,由于变形温度较低,在变形过程中发生动态析出行为,合金晶内析出细小沉淀相,对合金的进一步变形不利。当变形温度高于400℃时,合金没有出现动态析出行为。采用动态镦粗试验的方法测定了新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的最佳变形温度为400℃-420℃,极限变形量为60%。研究结果表明：Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材在120℃单级时效过程中的主要析出序列为：SSS→GPI区→η1’(过渡相)→η1(平衡相)。在160℃单级时效过程中存在两种主要的析出序列,分别为：(1)SSS→GP区(GPI+GPII)→η(过渡相)→η(平衡相)；(2)SSS→VRC（空位富集团簇)→η’(过渡相)→η(平衡相)。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材较优的单级时效制度为135℃/20h,在此条件下合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为626MPa、593.5MPa、11.8%和36.1%IACS,合金晶内的主要沉淀相为η’相。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材合理的T74双级时效制度为120℃/4h+165℃/6h。在此条件下合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为566MPa、540MPa、10.9%和40.8%IACS。对比相近尺寸的7050-T7451合金型材,试验合金型材在电导率相当的情况下,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了约6.3%、14.6%和7.4%。合金型材经过双级时效处理后,晶内沉淀相主要为η1’相和η1相,晶界沉淀相断续分布,有较窄的晶界无析出带。随二级时效温度的增加和时效时间的延长,晶界无析出带的宽度没有发生明显的增加。综合考虑Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材的强韧匹配、抗应力腐蚀性能以及工艺操作等因素,合金型材较优的回归再处理(RRA)工艺为：120℃/24h+180℃/45min+120℃/24h,在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为613.5MPa、599MPa、11.1%和39.2%IACS。与T6态相比,合金在强度相当,伸长率略有下降的情况下,抗应力腐蚀性能明显提高。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材在回归处理开始阶段,大部分的GPI区和部分尺寸细小的η’相迅速回溶到基体,合金的强度和硬度值降低至最小值；随着回归时间的延长,晶内析出了高温稳定性更好的η’相和GPII区,合金的强度和硬度值升高；进一步延长回归处理时间,合金中部分的η’相开始转变为η相,合金的强度和硬度值略有下降。再时效阶段,合金在较低的温度继续析出GPI区和较小尺寸的η’相,合金的强度和硬度值小幅增大。合金晶界析出情况与双级时效处理相似,晶界沉淀相断续分布,伴有较窄的晶界无析出带。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材成分中添加0.5%Er后,Er主要聚集在晶界形成难溶的共晶相A18Cu4Er相。研究分析了Al8Cu4Er相的形成机制,并测定了Al8Cu4Er相回溶温度为575℃。0.5%Er的添加使得Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材的强度降低,主要是因为合金型材中残留了大量的Al8Cu4Er相,在变形过程中由于位错塞积形成裂纹,降低了合金的强度。但是,晶界处的Al8Cu4Er相减小了晶界和基体的电位差,使得合金的抗腐蚀性能明显提高。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金型材成分中添加0.2%Sc,可以与合金中原有的Zr生成Al3(Sc,Zr)相,显着细化合金的铸态和挤压态组织,抑制固溶处理过程中的再结晶和晶粒长大,使得合金型材得到更高的强度。另外,在合金型材中还发现了由Al、Cu和Sc叁种元素形成的W相。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金锻件双级时效处理后,晶内和晶界沉淀相粗化严重,晶界出现了明显的无析出带,导致合金锻件在单级和双级时效处理后的拉伸断裂行为不同。经分析T6态合金的断裂方式为剪切和沿晶韧窝混合型断裂；在双级时效过程中,当二级时效温度为160℃时,合金的主要断裂方式为剪切和穿晶韧窝混合断裂；当二级时效温度为170°C时,合金的主要断裂方式为穿晶韧窝断裂。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金锻·件较优的双级时效工艺为120℃/6h+160℃/6h。在此工艺下,合金L向的抗拉强度和屈服强度分别为541MPa和514MPa,延伸率为10.3%,电导率为38%IACS, L-T向的断裂韧性可达43.7MPa·m1/2,剥落腐蚀为EA级。
刘昌斌[5]2004年在《微量Sc及热处理工艺对高强铝合金组织与性能影响的研究》文中研究指明本论文结合973项目“多元合金成分设计与微量元素的作用机理”子项目，主要研究了微量Sc及热处理对高强铝合金强度和塑性的影响，其后对合金进行了金相组织、透射电镜及扫描电镜观察，并进行了一定的机理分析。经实验研究，结果表明： 1．在时效制度为T6(120℃×24h)的实验条件下，1~#合金的综合力学性能最好的固溶制度为：470℃×120min。 2．在保证电导率不小于22 Ms／m的条件下，1~#合金综合力学性能最好为σ_b=595.8 Mpa、σ_(0.2)=572.0Mpa、δ=8.3％，其热处理制度为：固溶制度：470℃×120min；RRA：120℃×24h，170℃×1h，120℃×24h； 3．添加0.3wt％Sc的3~#合金，由于Sc和Zr在合金凝固过程中析出的初生Al_3(Sc，Zr)相质点，该相粒子起非均质晶核的作用，使3~#合金铸态组织的晶粒度较2~#合金明显细化，平均晶粒度分别为25μm，60μm。 4．在Al-Zn-Mg-Cu系合金中复合添加微量Sc和Zr，在固溶时效处理过程中析出二次Al_3(Sc，Zr)相粒子，该相粒子强烈钉扎位错和品界(见图3-11(c)所示)，阻碍晶界的迁移和亚晶粒的长大，提高合金的再结晶温度。 5．添加0.3wt％Sc的3~#合金470℃×2h固溶室温水淬后在不同时效热处理态的力学性能比不含Sc的2~#合金得到较大提高，经T6(120℃×24h)处理后3~#合金的抗拉强度比2~#合金平均提高37.7MPa，屈服强度平均提高63.5MPa，延伸率平均提高了0.9％；经RRA(120℃×24h，170℃×1h，120℃×24h)处理后3~#合金的抗拉强度平均提高35.7 MPa、屈服强度平均提高30.1 MPa、延伸率提高2.4％。
赵俊[6]2014年在《合金化及回归热处理对7075铝合金组织及性能的影响》文中研究指明本文采用铸锭冶金法制备了Ti含量为0.00%、0.04%、0.08%、0.12%、0.17%、0.22%的7075铝合金，并在Ti含量为0.17%的基础上制备了Er含量为0.30%和w（Zn）/w（Mg）=4.5的7075铝合金，研究了不同Ti含量、稀土Er及不同Zn/Mg比对7075铝合金性能的影响。着重研究了回归热处理（RRA）对7075铝合金组织及性能的影响，并得出较优的热处理工艺参数。采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等分别分析了不同工艺下合金显微组织的变化，并研究了其强韧性能的变化。结果表明：（1）7075铝合金中Ti元素含量为0.08%到0.17%时，合金显微组织均得到明显的细化，当含量为0.17%时，合金性能为最佳，合金中Al3Ti与Al基体有着良好的界面共格性，对合金微观组织起到较好的改善作用，在T6状态下抗拉强度为590MPa，屈服强度为545MPa，伸长率为11.2%，通过回归热处理（RRA）后，合金抗拉强度为623MPa，屈服强度为572MPa，伸长率为13.2%，合金性能达到了最优，试样断口为典型的韧窝断裂。（2）7075铝合金中加入0.30%的稀土Er后合金晶粒明显改善，T6状态下合金抗拉强度为585MPa，屈服强度为528MPa，伸长率为8.5%，质量系数为724，其力学性能较不含Er合金分别提高了2.63%、2.33%、质量系数和伸长率下降；含0.30%Er合金经优化后的回归热处理（120℃/16h+180℃/10min+120℃/16h）后，抗拉强度为645MPa，屈服强度为603MPa，伸长率为11%，质量系数为801，其力学性能较T6状态下同比例含Er合金提高了10.26%、14.20%、29.41%和10.64%。（3）7075铝合金中当w（Zn）/w（Mg）的值为4.5时，铸态合金晶界偏析较为严重，在T6状态下抗拉强度为650MPa，屈服强度为620MPa，伸长率为2.8%，合金力学性能大幅提高的同时塑性较低。优化后的RRA热处理工艺为465℃/2h+120℃/12h+190℃/5min+120℃/16h，通过RRA热处理后合金抗拉强度为727MPa，屈服强度为703MPa，伸长率达到8.3%，质量系数为865，很好的改善了合金的塑性，对生产及生活带来重大的意义。（4）回归热处理对7075铝合金组织的改善主要是在较高温度短时回归阶段晶界粗大不连续相的形成，在大角度及小角度晶界上均趋于光滑，进而提高了合金的强韧性能。
孙芳芳[7]2017年在《Sc、Zr微合金化对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响》文中指出Al-Cu-Mg合金由于低密度、良好的强度与成型工艺性,广泛应用于汽车、船舶、建筑与航空航天等领域。随着新技术的不断发展,对铝合金强韧化提出了更高的要求。稀土元素Sc是改善Al合金组织进而提高合金性能最为有效的微合金化元素,但是其高成本限制了它的推广应用。本文采用复合添加Sc、Zr,研究Sc/Zr比对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响,以期达到降低成本,提高材料性能的目的。本文选用Al-Cu-Mg合金,通过均匀化处理、轧制变形、固溶处理与时效处理,研究不同Sc+Zr添加量对合金组织与力学性能的影响;在硬度达到峰值的时效状态下,研究了晶界析出相成分、晶间腐蚀、极化曲线、腐蚀前后拉伸性能损失率与晶间腐蚀截面形貌演变过程,探讨Sc+Zr添加量对Al-Cu-Mg合金组织、力学性能与腐蚀性能的影响,在此基础上分析Sc、Zr的作用机理;为了进一步提高材料性能,研究了双级均匀化与预变形对含0.1wt.%Sc与0.2wt.%Zr的Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响,探明了合金的强化机制。研究结果表明,Sc、Zr复合微合金化可以消除铸态合金中的枝晶组织、细化晶粒、抑制再结晶,提高合金的拉伸性能。添加0.1wt.%Sc与0.2wt.%Zr后,Al-Cu-Mg合金具有良好的综合力学性能。通过进行双级均匀化处理,轧制变形、固溶处理、30%预变形与峰时效处理,使Al-4.0Cu-2.0Mg-0.1Sc-0.2Zr(wt.%)合金获得优异的综合力学性能,其抗拉强度达588MPa,屈服强度560MPa,延伸率9.6%,屈强比达0.95。相比于进行单级均匀化处理与无预变形的相同状态合金,抗拉强度提高了34.9%,屈服强度提高了67.7%,屈强比由0.76提高至0.95。微量添加Sc、Zr可以使合金晶界析出相呈现断续分布、晶界析出相中Mg含量与Mg/Cu比提高,合金的晶间腐蚀截面形貌由原来表面腐蚀孔较小,内部腐蚀严重的“底切型”转变为“椭圆型”,从而提高合金的耐蚀性能,添加0.2wt.%Sc+0.4wt.%Zr时合金的耐蚀性能提高显着。
戴晓元[8]2008年在《含钪Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金组织与性能的研究》文中认为本文采用合金法实验测定了Al-4at.%Mg-Sc-Zr系富Al角430℃等温截面和Al-0.30wt.%Sc-Zn-Cu系富Al角450℃下的等温截面,作者制备9种不同锌、铜、钪含量的Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究了钪对Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金铸态组织的影响,铸态C-2~#合金均匀化退火过程中二次Al_3(Sc,Zr)粒子的析出行为,Sc及热处理对Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金组织性能的影响,以及C-2~#合金的再结晶行为,探讨了C-2~#合金的再结晶形核机制。获得如下研究成果:(1)采用合金法测定获得Al-4at.%Mg-Sc-Zr系富Al角430℃下的等温截面,在Al-4at.%Mg-Sc-Zr系富Al角430℃等温截面中,包含一个α(Al)单相区,α(Al)+Al_3(Sc,Zr)、α(Al)+Al_3(Zr,Sc)两个两相区,α(Al)+Al_3(Sc,Zr)+Al_3(Zr,Sc)一个叁相区。Al_3(Zr,Sc)为DO_(23)型结构,Al_3(Sc,Zr)为L1_2型结构,SC在Al_3(Zr,Sc)中的最大固溶度为20at.%Sc,Zr在Al_3(Sc,Zr)中的最大固溶度为50at.%Zr。(2)采用合金法测定获得Al-0.30wt.%Sc-Zn-Cu系富Al角450℃下的等温截面,在Al-0.30wt.%Sc-Zn-Cu系450℃等温截面中,包含α(Al)+Al_3Sc、α(Al)+W两个两相区,α(Al)+Al_3Sc+W一个叁相区。(3)含SC的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金凝固时,从熔体中析出方块状第二相,能谱分析表明,该相Al原子含量为75.05at.%Al,Sc原子含量为15.59at.%Sc,Zr原子含量为6.80at.%Zr,Al原子分别与Sc、Zr原子总量比符合Al_3(Sc,Zr)原子比,结合X射线衍射分析表明,该方块相粒子为一次Al_3(Sc,Zr)相粒子;从熔体中析出的一次Al_3(Sc,Zr)粒子与α(Al)基体结构相同、晶格常数相近,α(Al)原子依附于一次Al_3(Sc,Zr)相形核长大,一次Al_3(Sc,Zr)粒子显着细化α(Al)基体晶粒。(4)含SC的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金凝固时,从熔体中先形成晶体结构为L1_2型的亚稳态Al_3Zr相,随后在L+Al_3Zr→α(Al)+Al_3(Sc,Zr)包晶反应的凝固过程中,Sc原子向L1_2型亚稳态Al_3Zr相粒子扩散,替代Al_3Zr粒子中部分Zr原子,形成L1_2型一次Al_3(Sc,Zr)相粒子,一次Al_3(Sc,Zr)粒子的中心部位为富Zr的Al_3(Sc,Zr)相,挨着中心部位的外层为富Sc的Al_3(Sc,Zr)层,之后是富Zr的Al_3(Sc,Zr)层与富Sc的Al_3(Sc,Zr)层相间排列,形成Sc、Zr成分梯度分布、衬度明暗相间的一次Al_3(Sc,Zr)方块状粒子。(5)铸态C-2~#合金经450℃×2h退火后,α(Al)基体内析出呈豆办状的二次Al_3(Sc,Zr)粒子,在450℃×32h退火后,Al_3(Sc,Zr)粒子基本没有长大,粒子尺寸为16～23nm。在透射电镜下观察到的二次Al_3(Sc,Zr)析出相的高分辨微观结构表明,铸态C-2~#合金经450℃×32h退火后,二次Al_3(Sc,Zr)相与α(Al)基体完全共格。(6)SC在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中的强化效应主要源于:①细晶强化,含Sc的A-2~#、B-2~#、B-3~#、C-2~#、C-3~#和C-4~#合金在凝固过程中析出一次Al_3(Sc,Zr)粒子,显着细化铸态α(Al)基体晶粒;②亚结构强化,含Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中的二次Al_3(Sc,Zr)粒子强烈钉扎位错,使合金在变形过程中形成由缠结位错构成的胞状组织,在随后固溶处理过程中回复形成二维位错网络组成的亚晶界,对合金形成亚结构强化;③析出强化,二次Al_3(Sc,Zr)粒子及其应力场与位错交互作用,当位错切割Al_3(Sc,Zr)粒子后,表面积增加,提高界面能,二次Al_3(Sc,Zr)共格析出相周围产生共格畸变,存在应力场阻碍位错运动;Al_3(Sc,Zr)粒子层错能与α(Al)基体不同,扩展位错切割Al_3(Sc,Zr)粒子时位错宽度发生变化,引起能量升高,以及螺型位错切割Al_3(Sc,Zr)粒子时产生的割阶阻碍位错移动,引起合金强化效应增强。(7)含Sc的A-2~#、B-2~#、B-3~#、C-2~#、C-3~#和C-4~#合金分别在T6、T76及RRA等不同时效热处理态的力学性能比不含Sc的A-1~#、B-1~#、C-1~#合金均有显着提高;含2.50wt.%Cu的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金中没有出现W(AlCuSc)相,适当提高含Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中Zn含量和Cu含量,合金的力学性能有所提高。论文获得含8.90wt.%Zn、2.45wt.%Cu、0.20wt.%Sc及0.16wt.%Zr的C-2~#合金经强化固溶+T6处理后,抗拉强度为765.2MPa,延伸率为8.1%,相对电导率为33.4%IACS,C-2~#合金是具有很好发展前途的含Sc超高强铝合金。(8)冷轧变形的C-2~#合金α(Al)晶粒内位错急剧增加,位错形成叁维胞状结构组态,胞壁由复杂的位错缠结构成,冷轧态C-2~#合金在375℃×1h退火后,个别区域位错缠结胞壁开始减薄,显微组织形貌仍是大量复杂缠结位错团及分散其间的第二相粒子,呈现二次Al_3(Sc,Zr)粒子对位错的钉扎行为,C-2~#合金在冷轧后经400℃×1h退火后,位错缠结程度开始减轻,425℃×1h退火后,位错缠结胞壁变薄,位错重组,形成位错墙及较为规则的位错网络,C-2~#合金处于回复过程中。冷轧态C-2~#合金在450℃×1h退火后,α(Al)晶粒内位错数量很少,近似线形排列的位错墙明显增多,亚晶粒开始形成,475℃×1h退火后,α(Al)晶粒内位错数量进一步减少,亚晶合并与长大,C-2~#合金再结晶过程开始。(9)冷轧态C-2~#合金在375～550℃不同温度下分别保温1h后,测定显微硬度及金相观察,获得C-2~#合金再结晶起始温度为475℃,再结晶终了温度为525℃。(10)冷轧态C-2~#合金在再结晶退火过程中,细小、弥散的二次Al_3(Sc,Zr)粒子与α(Al)基体共格,强烈钉扎α(Al)晶粒叁维胞状组态的复杂缠结位错,钉扎位错组态演变过程中的亚结构晶界,使塑性变形态C-2~#合金在回复过程中位错运动受阻,阻碍位错重组,阻碍亚晶界迁移及亚晶合并与长大,阻碍再结晶形核长大过程,提高了C-2~#合金的再结晶温度。
李海[9]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》文中研究表明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
胡国强[10]2005年在《微量钪及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr系铝合金组织性能影响的研究》文中进行了进一步梳理论文研究了微量Sc及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响,采用金相观察、扫描电镜和透射电镜分析以及常温拉伸实验对合金微观组织、相组成和合金中元素Sc、Zr的作用等进行了分析,讨论了3种热处理工艺对合金力学性能的影响。结果表明: 1、添加0.3wt%Sc的3~#合金Al-7.60Zn-2.30Mg-1.30Cu-0.15Zr,Sc和Zr在合金凝固过程中析出初生Al_3(Sc,Zr)相质点,该相粒子起非均质晶核的作用,使3~#合金铸态组织明显细化,晶粒大小均匀,晶粒尺寸在20-30μm。 2、Al-7.60Zn-2.30Mg-1.30Cu-0.30Sc-0.15Zr的3~#合金在均匀化热处理过程中析出二次Al_3(Sc,Zr)相粒子,该相粒子强烈钉扎位错和晶界,阻碍晶界的迁移和亚晶粒的长大,提高合金的再结晶温度。 3、添加0.3wt%Sc的3~#合金470℃×2h固溶室温水淬并经T6(120℃×24h)处理后,合金的抗拉强度比Al-7.20Zn-1.90Mg-1.26Cu-0.13Zr的1~#合金平均提高65MPa,屈服强度平均提高67MPa,延伸率平均提高了1.0%。 4、在时效制度为T6(120℃×24h)的实验条件下,含0.16wt%Sc的Al-7.50Zn-2.11Mg-1.28Cu-0.16Zr的2~#合金综合力学性能最好的固溶制度为470℃×2h。 5、分析单级时效(T6)、双级时效(T76或T73)及叁级时效(RRA)叁种时效处理对2~#合金力学性能影响的结果表明,2~#合金综合力学性能最好,其强度和塑性为σ_b=643 MPa、σ_(0.2)=577MPa、δ=10.7%,其热处理制度为470℃×120min固溶、水淬;120℃×24h时效(T6)。
参考文献：
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[3]. 热处理对喷射沉积含Sc超高强铝合金组织性能影响研究[D]. 杨建华. 内蒙古科技大学. 2010
[4]. 高强铝合金的微合金化及热处理工艺研究[D]. 王少华. 大连理工大学. 2011
[5]. 微量Sc及热处理工艺对高强铝合金组织与性能影响的研究[D]. 刘昌斌. 中南大学. 2004
[6]. 合金化及回归热处理对7075铝合金组织及性能的影响[D]. 赵俊. 郑州大学. 2014
[7]. Sc、Zr微合金化对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响[D]. 孙芳芳. 天津大学. 2017
[8]. 含钪Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金组织与性能的研究[D]. 戴晓元. 中南大学. 2008
[9]. 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
[10]. 微量钪及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr系铝合金组织性能影响的研究[D]. 胡国强. 中南大学. 2005
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