自然时效效应及预时效处理对7A20铝合金组织性能的影响

研究了中强度7A20铝合金的自然时效硬化效应及预时效处理对组织和性能的影响。采用光学显微镜和透射电镜表征了其微观组织结构,采用维氏硬度计和万能拉伸试验机测试了其硬度和力学性能。结果表明:固溶态7A20试验铝合金的自然时效硬化效应明显,12天后硬度由56 HV0.5提高到122 HV0.5,提高了117.86%。经120 ℃×10 min预时效处理后,自然时效硬化增量最低,相比于固溶态降低了16 HV0.5,有效抑制自然时效硬化效应;同时,预时效处理提升了烘烤硬化效应,烘烤硬化后屈服强度提升了166 MPa,抗拉强度提高了51 MPa,伸长率降低了7%。烘烤处理前,其晶内的强化主要来自于与基体共格的GP区,烘烤处理后为尺寸小于5 nm、弥散分布的η′强化相。     

6016铝合金汽车板材预时效处理工艺研究

研究了预时效处理工艺对汽车用6016铝合金板烘烤硬化性能的影响,试验结果表明,经过预时效处理可明显改善人工时效过程中合金软化现象。160℃、7 min预时效处理后板材硬度值高于T4态且呈现增长趋势,有效的抵消了自然时效过程中的合金软化现象。DSC结果表明,预时效处理可加快Mg2Si相析出速度,提高人工时效效果。拉伸结果表明,预时效后烤漆试样屈服强度达到321 MPa,相比自然时效烤漆试样硬度提高了60 MPa,降低自然时效对板材烤漆硬化性能的影响。对6016铝板材采用固溶处理+预时效+烤漆硬化工艺流程,有利于获得良好的板材冲压成形性能以及烘烤硬化处理效果。     

预时效对车身用6016铝合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等手段研究了不同预时效处理对6016铝合金烘烤前后微观组织和力学性能的影响。结果表明:6016铝合金具有较强的自然时效硬化能力,自然时效24 h的6016铝硬度比固溶态合金硬度增加了45.6%。自然时效超过24 h以后,合金硬度值变化不大。通过预时效处理可以显著提高6016铝合金的烘烤硬化效果。经550 ℃×30 min固溶+160 ℃×10 min预时效处理后,6016铝合金规定塑性延伸强度为131.4 MPa,伸长率为24.7%。再经175 ℃×30 min烘烤后合金规定塑性延伸强度达到199.5 MPa,烘烤硬化值(BH)为68.1 MPa,此工艺为6016铝合金车身板最佳的热处理工艺。     

预时效及烤漆硬化处理对6016铝合金显微组织及硬度的影响

针对车身覆盖件用6016铝合金固溶处理后自然时效过程导致的硬化问题,研究了预时效温度对自然时效过程及后续烤漆硬化过程中硬度的影响,并通过光学显微镜、透射电镜进行了微观精细结构观察。结果表明:随自然时效时间的延长,铝合金硬度呈现升高的趋势,且前期升高速率极快;经80℃×4 h的预时效处理,自然时效14天后硬度值最小,而人工时效后硬度增量最大;自然时效过程中过饱和固溶原子发生聚集形成GP区,经人工时效处理后,晶内有亚稳强化相析出。     

预时效处理对 Al-Zn-Mg-Cu 合金硬化响应及微观组织的影响

研究了预时效处理对Al-Zn-Mg-Cu铝合金薄板力学性能和微观组织的影响,测试了显微硬度和力学性能,表征了TEM微观精细组织。结果表明:固溶处理后在180 ℃立即进行人工时效处理,可获得Al-Zn-Mg-Cu合金的显著时效硬化效果,且在8 h后达到峰值硬度195 HV0.5,与基体呈共格关系的η′相为主要强化相;120 ℃×10 min为最佳的预时效处理制度,经14天的室温停滞后,相比于固溶+自然时效态,硬度降低了13 HV0.5,降幅达到10.7%,具有明显的抑制自然时效作用;预时效+自然时效态试样,经烘烤硬化处理后,屈服强度和抗拉强度分别达到了465和545 MPa,强度增量分别达到170和95 MPa,同时伸长率达到12.5%。     

挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象,对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能,以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明,挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成,晶粒尺寸约为148μm,二次枝晶间距约为20μm;经固溶时效处理后,共晶Si一部分溶入α-Al相中,一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界;固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6h固溶+8min水淬+170℃×6h时效处理后,抗拉强度为340.5MPa,屈服强度为274.5MPa,伸长率为10%,满足支架整体力学性能要求。     

车身构件用Cr、Ce微合金化Al-Mg-Si合金的热处理

用添加微量Cr、Ce的方法制备了Al-0.6Mg-0.9Si-0.1Cr-0.2Ce合金,对该合金的固溶时效热处理工艺进行了研究,分析了预时效对时效硬化效果的影响。结果表明,Al-Mg-Si-Cr-Ce合金适宜的固溶处理制度为540℃保温1 h;预时效可有效缩短Al-Mg-SiCr-Ce合金自然时效时间,且可提高合金人工时效及模拟烘烤后的硬度。经自然时效+模拟烘烤及预时效+自然时效+模拟烘烤后,合金硬度分别达54.0、57.0 HRB,是人工时效处理硬度的97.1%、96.9%,模拟烘烤可代替人工时效。     

6111铝合金的时效硬化研究

对6111铝合金的铸锭进行均匀化、热轧、退火、冷轧及固溶处理后,研究了其合金自然时效时及人工时效过程中硬度随时间的变化规律.研究表明,该合金具有一定的自然时效倾向,人工时效具有明显的回归现象.在人工时效前的预处理能明显增加人工时效时的硬化速度,提高烤漆硬化能力.     

时效处理对6111铝合金组织性能的影响

通过力学测试、透射电镜等分析,研究了自然时效和80、100、120℃预时效处理对6111铝合金板材人工时效硬化性能的影响。结果表明:固溶后经过预时效处理的板材人工时效硬化响应明显高于自然时效处理的,预时效温度120℃的在人工时效阶段强化效果高于预时效80℃和100℃的,人工时效时间越长硬度值越高;在人工时效温度为200℃时达到峰时效所需时间最短,在过时效状态合金材料出现明显的软化现象,人工时效温度200℃时软化效果更显著。自然时效会抑制人工时效过程的强化性能,随自然时效时间的增加,人工时效硬化效果逐渐降低。     

时效处理对7A55铝合金微观组织和性能的影响

系统研究了时效处理对7A55铝合金微观组织演变和性能的影响。测试了其显微硬度、力学性能和电化学腐蚀性能,表征了透射组织和腐蚀形貌。试验结果表明:固溶处理后的7A55试验铝合金,具有高的硬化响应速率。经160 ℃×12 h时效处理后,显微硬度达到峰值,由固溶处理后的56 HV0.5提高到87 HV0.5,提高了55.36%,且前期的硬度升高速率极快。预时效(PA)处理抑制了试验7A55铝合金的自然时效(NA)效应,提升了烘烤硬化(BH)响应。经BH处理后,PA+NA态的屈服强度明显提升,达到475 MPa,硬化增量达到190 MPa,提高了66.67%,伸长率降低为12.5%。PA+NA+BH状态下,析出相粒子尺寸更为细小,粒子直径在10~15 nm范围,且分布均匀。PA+NA+BH态的合金腐蚀电位最高,为－1.032 V(vs SCE),腐蚀坑数量最少,平均腐蚀深度约为33 μm,最不易被腐蚀。     

热处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响

研究了常规固溶+时效、双时效及固溶+预时效+时效处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响。显微组织研究表明:通过增加低温预时效工艺,可以使经热处理后的TB2钛合金中析出的次生α相较经常规固溶+时效处理后的更加均匀、细小。力学性能分析表明:经常规固溶+时效处理后,TB2钛合金的塑性较好,但强度偏低;双时效处理可以提高TB2钛合金的强度,但塑性较差;固溶+预时效+时效处理后,TB2钛合金的强度与塑性匹配良好。进一步热处理工艺研究表明:经780℃×1 h/AC+350℃×6 h/AC+560℃×8 h/AC热处理后,TB2钛合金的强度与塑性达到最优匹配,抗拉强度为1 190 MPa,延伸率为14%。     

预变形结合人工时效对Al-Mg-Si合金力学性能的影响

研究预变形结合人工时效处理对AA6060铝合金强度和韧性的影响。对经过均匀化热处理和挤压加工的AA6060铝合金进行固溶处理,然后对材料实施0-10%的预变形并再进行时效处理或者在人工时效过程中进行同步变形。通过对不同时效处理后的合金的显微硬度和拉伸性能分析,发现预变形对材料的时效行为和力学性能有显著影响,它可以使合金的时效速度明显加快。比较预变形和同步变形对人工时效的影响发现,同步变形结合人工时效可以使该合金在更短的时间内得到更好的力学性能。对两种变形对时效行为的影响机理进行了探讨。     

双级时效处理制度对7 A85铝合金组织性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜,研究了双级人工时效处理对7A85铝合金固溶处理后微观组织、力学性能和电导率的影响。结果表明:7A85铝合金经120℃×12 h单级时效后硬度达到214 HV0.2,经120℃×6 h+160℃×2 h的二级时效处理后硬度达到216 HV0.2,抗拉强度达到715 MPa,保证性能的同时时间缩短了33%;在140、160和180℃的温度下,电导率均呈现逐渐增大的趋势,且时效初期电导率的增加速率快,随后变得平缓; 160℃×2 h的二级时效处理后,晶内主要析出细小弥散的GP区; 6 h后,主要为与基体呈半共格关系的η'相; 10 h后处于典型过时效状态,为与基体完全不共格的η相。其拉伸断裂方式均为典型的韧窝断裂机制。     

7N01铝合金120℃单级时效的组织和性能

利用光学金相、扫描电镜、透射电镜、硬度和差热分析等研究了7N01铝合金在120℃下时效性能变化与析出演变情况。结果表明：7N01强化元素充分固溶处理后,难溶的Fe、Mn元素等与Al、Si等形成了棒状α-Al（FeMn）Si相,时效过程中,α-Al（FeMn）Si吸附并溶解基体析出的Mg、Zn等元素,形成α-Al（FeMnMgZn）Si。合金在120℃下时效,随着时效时间的延长,硬度不断上升,并在时效48 h后达到第一个硬度峰值,峰值硬度为138 VHN,继续时效,硬度开始稍有下降,时效到72 h后硬度又缓慢上升,直至时效到96 h时,7N01硬度达到第二个峰值,峰值硬度为146 VHN。硬度变化本质上反映了120℃时效过程中强化相从GPⅡ到η＇相转变。     

固溶处理后预变形对 Ti-6Al-4V Alloy时效行为和机械性能的影响

本文研究了固溶处理后预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和机械性能的影响。结果显示在940 °C 和 955 °C固溶处理后进行预变形,可以提高时效过程中第二相α的析出。在940 °C固溶处理后,随着预变形量的增加,时效处理后第二相α含量增加,α相尺寸减小,合金的强度和硬度增加。在时效处理之前进行预变形可以明显提高合金的拉伸强度和硬度,也能同时保持比较好的韧性。相对固溶温度为940 °C来说, Ti-6Al-4V合金在955 °C固溶处理后进行预变形,对于提高合金的强度和硬度的效果不显著。本文采用扫描电镜对不同预变形和时效处理后的合金断口形貌进行了分析。     

Zn含量及时效工艺对Al-Mg-Si-Cu合金微观组织及硬度的影响

研究了时效处理工艺和Zn元素的添加对Al-Mg-Si-Cu合金微观组织及硬度的影响,运用Jmat-Pro热力学软件计算了不同成分体系实验铝合金的相变规律,采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和维氏硬度仪等研究了不同热处理状态下合金的微观组织和显微硬度。结果表明:Zn元素的添加对热力学平衡状态下的相演变行为没有明显的影响;固溶处理后,3种实验铝合金的显微硬度均随自然时效时间的延长而增大,且初期的硬化速率高,随后逐渐减慢直至稳态,Zn元素的添加提高了自然硬化效应;相比于固溶处理,预时效处理后的No.1～3铝合金自然时效后硬度值分别降低了5 HV、9 HV和8 HV,Zn元素的添加影响了Mg、Si原子的团簇行为,有效地消减了自然时效硬化效应;人工时效处理后,No.1～3铝合金的硬度值分别增加了13 HV、27 HV和33 HV,Zn元素的添加促进了人工时效过程β″相的强化析出,提升了人工时效硬化能力。     

固溶及预时效处理对6022铝合金组织与性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等技术,研究固溶与时效处理制度对6022汽车用铝合金微观组织及性能的影响规律。结果表明:经540℃保温0.5 h的固溶处理后,合金已发生完全再结晶,晶粒尺寸较为均匀,材料中存在部分未固溶到基体的第二相;预时效(150℃×5 min)+自然时效(72 h)处理后,其规定塑性延伸强度为129 MPa,抗拉强度为255 MPa,断后伸长率为25%,更利于成型;随后的人工时效(180℃×20 h)处理可以提高材料的强度,规定塑性延伸强度为327 MPa,抗拉强度为357 MPa,达到汽车覆盖件的使用要求。     

时效处理对7A20铝合金时效硬化响应和晶间腐蚀的影响

研究了自然时效(NA)效应对7A20铝合金人工时效硬化行为的影响,测试了其维氏硬度和力学性能,运用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜表征了其微观组织演变情况。结果表明:固溶处理后的试样在室温放置过程中表现出明显的自然时效效应。经3天(NA3)和8天(NA8)自然时效处理后的试样,人工时效初期均出现了时效软化效应,经2 h人工时效后,显微硬度分别降低25.3%和22.7%。不同热处理后试样的基体晶粒无明显差异,但晶内结构却有明显差别。热处理后的试样,在晶界处均存在20 nm左右的PFZ区。NA3+160 ℃×40 h和NA8+160 ℃×40 h的试样,晶内短棒状析出相数量增多。固溶处理后直接进行人工时效,抗晶间腐蚀性能最好,腐蚀深度为80~120 μm。NA3和NA8试样经160 ℃×40 h人工时效后,其晶间腐蚀深度分别达到了100~140 μm和120~160 μm,且有明显的脱落现象。     

固溶时效处理对Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V合金显微组织和力学性能的影响

对BT14钛合金(Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V)进行不同温度固溶+时效热处理,研究了固溶温度对合金的显微组织、元素分布和硬度和压缩性能的影响。结果表明,在β相转变温度以下固溶后,随固溶温度上升,初生α相含量不断减少,初生α相和基体相(α′、α″或亚稳β相)中的Al含量均增加,Mo和V含量均下降,显微硬度上升。890、940、990 ℃固溶+540 ℃×6 h时效处理后,基体相分解形成弥散细小的α+β相,起到显著的强化作用,导致显微硬度整体提高,且随着固溶温度的升高,显微硬度和压缩屈服强度提高。     

固溶-时效对6061铝合金挤压棒材组织和性能的影响

采用硬度、拉伸力学性能测试和电子显微分析技术,研究了固溶-时效处理对6061铝合金挤压棒材组织与性能的影响。结果表明,6061铝合金挤压态组织除固溶体基体外,还包括亚微米级的Mg2Si平衡相、含Cr相和α-AlFe(Cr)Si夹杂相;固溶过程中,亚微米级的Mg2Si平衡相溶解而含Cr相及α-AlFe(Cr)Si夹杂相仍然保留下来;时效过程中,铝合金表现出明显的时效硬化效应,GP区的形成是合金强化的主要原因。6061铝合金棒材合适的固溶-时效制度为535℃50 min固溶、水淬后180℃6 h时效,在此条件下,合金棒材的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339N/mm2、309 N/mm2和14.3%。