超高强Al-Zn-Mg-Cu合金研究综述

综述了超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的元素构成及合金化机理,介绍了超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的先进制备技术和热处理技术,阐述了超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的制备原理和热处理强韧化机制,展望了高Zn含量超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的发展趋势和前景。旨在为超高强Al-Zn-Mg-Cu合金材料产业的持续发展提供理论参考。     

Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形的研究现状与应用

半固态成形技术为实现Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金"以铸代锻"的目标提供了有效途径。主要综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆与成形技术、半固态成形合金的成分调控、微观组织结构与性能等方面的研究现状与进展,同时结合笔者所在学术团队的研究经历,对半固态成形件的组织和性能进行了简要分析。详细综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆和成形方法,着重介绍了环缝式电磁搅拌技术、蛇形通道浇注法及复合式半固态成形技术。进而综述了Al-Zn-Mg-Cu半固态成形合金的成分及微观组织结构调控方面的研究进展,介绍了合金成分调控及热处理工艺优化对性能的积极影响,分析比较了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形后的微观组织和力学性能的研究现状。最后,对该成形方向的研究和应用现状进行了总结,分析了其需要解决的主要问题,并对其发展方向进行了展望。     

GH648合金的热处理适应性

通过对GH648合金在不同热处理后的力学性能及显微组织进行试验研究,获得了GH648合金制零(组)件热处理工艺的可行性评价,从而达到确保零(组)件产品质量的目的。结果表明:GH648合金棒材经950℃渗铝处理、850℃长时除应力处理,板材经1 050℃或950℃短时退火处理,其力学性能均满足规定要求,零(组)件热工艺可行。     

含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金的研究进展

对含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金的研究进展进行了回顾与总结.含Li量大于1.8%的Al-Zn-Mg-Cu合金基体中主要沉淀相是δ'相、S相和T'相,塑性和韧性较差.含Li量不大于1.0%的Al-Zn-Mg-Cu合金基体上析出η'相或T'相,二级时效或多级时效则可使其达到较高的硬度.最后,指出含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金目前存在的问题,并提出了进一步研究的方向.     

基于高压扭转工艺的Al-Zn-Mg-Cu合金强韧化机理研究

目的 研究轧态Al-Zn-Mg-Cu合金在高压扭转变形中组织性能的演变规律。方法 在120 ℃下,对Al-Zn-Mg-Cu合金进行扭转1, 5, 10圈的高压扭转实验,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和拉伸实验对Al-Zn-Mg-Cu合金在高压扭转变形过程中组织及力学性能进行分析。结果 在高压扭转变形中,合金中晶粒显著细化。随着扭转圈数的增加,晶粒达到亚微米级,沿着高压扭转的方向分布。同时,合金中第二相含量减少,间距增大。合金的最强衍射峰由(220)转变为(111),呈现{111}<110>择优取向,位错密度随着扭转圈数的增加而增加。合金的强度和伸长率随着扭转圈数的增加而增加,扭转至10圈后,合金的强度提高了16.87%,伸长率从8.67%提升到10.65%。结论 高压扭转变形细化了合金的晶粒,提高合金强度的同时改善了合金的塑性。     

ZA40合金热处理工艺的确定

研究了不同热处理工艺对ZA40合金的力学性能和硬度的影响,在此基础上,确定了其热处理工艺。结果表明：该合金在375℃×4h空冷的热处理工艺下的综合力学性能最好。     

一种新型高强韧铸造铝硅合金(ZL120)热处理工艺的研究

对一种新型高强韧铸造铝硅合金 (暂名ZL1 2 0 )的T6热处理工艺进行了研究 .对固溶温度Ts、固溶时间ts、时效温度Ta和时效时间ta进行三水平正交试验 ,并测试了该合金在对应处理状态下的力学性能 ,然后根据此结果再进行验证性试验 .结果表明 ,改变这四个参数可得到一系列的性能组合 ,例如 ,热处理工艺为 5 2 0℃× 1 6h+ 60℃水冷 + 1 70℃ × 8h时 ,可获得抗拉强度σb ≥ 40 0MPa和延伸率δ5 ≥ 3 %的力学性能 .     

铝合金形变热处理工艺研究进展

综述了过去40年铝合金形变热处理工艺的发展过程和最新的研究动态,介绍了形变热处理对铝合金组织与性能的影响及其在工业上的应用.通过分析铝合金形变热处理工艺研究中存在的一些问题,说明继续深入地开展铝合金形变热处理的试验研究仍然十分必要;而针对具体合金,简化和优化其形变热处理工艺使之能够在工业化生产条件下广泛应用更是当务之急.     

新型高强Al-Zn-Mg-Cu合金的热变形行为和热加工图

采用热力模拟实验方法进行热压缩变形实验,研究了一种新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金铸态组织在变形温度为300～450℃,应变速率为10-3～10s-1,压缩变形量为50%条件下的热变形行为,建立了该合金的热加工图。变形温度和应变速率对该合金流变应力的影响显著;实验参数条件下,该合金流变应力曲线呈现稳态动态回复型曲线特征。热加工图和组织分析表明:当应变较小时(ε=0.1),合金具备铸态组织特征,合适的热加工参数:350～450℃,应变速率10-3～10-2s-1;当应变较大时(ε=0.5),合金具备锻态组织特征,较佳的热加工参数:300～450℃,应变速率10-3～10-1s-1。     

热处理工艺及Ce对1420铝锂合金焊接接头力学性能的影响

研究了不同热处理状态对不同Ｃｅ含量的１４２０铝锂合金焊接接头力学性能及焊缝凝固组织的影响。结果表明；微量Ｃｅ添加到１４２０合金中，可阻焊缝热影响区的晶粒粗化并使焊缝凝固组织细化。采用焊后固溶＋人工时效的热处理工艺，可使焊接接头强度第数有明显提高。     

冷轧结合T6热处理对7075铝合金组织和性能的影响

将7075铝合金经过先冷轧(Cold rolling,CR)后T6热处理(CR+T6)和先T6热处理后冷轧(T6+CR)两种方式进行处理,采用金相显微镜、透射电镜,结合材料拉伸力学性能分析研究了变形和热处理相结合对Al-Zn-Mg-Cu合金的影响。结果表明,先冷轧后T6热处理对合金抗拉强度和延伸率影响不大,而先T6热处理后冷轧的试样屈服强度和抗拉强度随着变形量的增大显著提高。T6+40%(T6+CR的最优参数)与60%+T6(CR+T6的最优参数)的试样相比消耗的能量少且强度和塑性都更好。不同程度的晶界强化和位错强化是促使CR+T6和T6+CR处理试样力学性能改变的主要原因。     

热处理对Al-Cu合金电导率的影响

通过电导率测量、硬度分析和金相组织观察,研究了不同热处理工艺对Al-4.0%Cu(质量分数,下同)合金电导率的影响,分析了析出相、合金硬度和电导率之间的关系。实验结果表明,Al-4.0%Cu合金的电导率主要受基体中Cu固溶度和析出相状态的影响;双级时效处理对电导率和硬度的决定因素主要为二级时效的温度与时间,一级时效后合金的电导率和硬度会随着二级时效发生改变;退火后的Al-4.0%Cu合金于350℃保温24h后,可获得较高的电导率,此时基体中的析出相为细小、弥散的θ相。     

热处理对铸态Zn-5%Al合金的相变超塑性的影响

研究表明,铸态Zn-5%Al(质量分数,下同)共晶合金在20～350C热循环相变条件下进行拉伸时具有超塑性,当施加的初始外应力σ0低于1-4MPa时,铸态Zn-5%Al合金一次热循环过程中的应变增量εt与应力σ0成线性关系,符合Greenwood-Johnson的相变超塑性模型.热循环过程中,铸态Zn-5%Al合金产生的相变内应力变形主要通过α/β界面间的扩散来快速协调.未经淬火处理的铸态Zn-5?合金,共晶组织中的α相呈长条状,界面扩散协调效果较差,因而超塑性延伸率较低;而经过淬火处理以后,α相发生球化,其条状长度变短,而且淬火保温时间越长,α相的球化程度越高,在进行热循环相变拉伸时,对内应力塑性变形的扩散协调效果越好,因而更容易获得较大的应变速率和较高的断裂延伸率.     

高熵合金中典型金属间化合物

高熵合金作为一种新型金属材料,因其具有优异的力学性能而受到越来越多研究者的广泛关注。在高熵合金中,金属间化合物从最初追求单相固溶体以避免形成有害相,发展到可作为有益的析出强化相或合金基体相(有序固溶体),丰富了高熵合金的组织调控策略,提升了高熵合金的力学性能。同时,也为高熵合金的发展起到了重要的推动作用。从高熵合金中相的形成规律出发,综述了高熵合金中典型金属间化合物及有序固溶体的研究现状,主要包括合金元素和热处理工艺等对典型金属间化合物形成规律和高熵合金力学性能的影响,并对高熵合金中金属间化合物的未来发展进行了展望。     

铸造铝锂合金凝固过程及形成的组织的研究

在对变形铝锂合金成分及其相图进行充分分析的基础上，选取了一种锂低成分的铸造铝锂合金。通过组织分析和力学性能测试的结果表明：Ｚｒ不仅细化晶粒，而且改善δ相的析出，对性能的提高起重要作用；在铸造条件下，凝固过程可进行到５４７℃包晶反应发生；合金主要强化相是δ＇与Ｔ１；晶界上ＰＦＺ、富Ｓｉ相及平衡相Ｔ２的形成是导致沿晶断裂的主要原因。     

时效时间对一种新型Al-Cu-Li系合金显微组织和力学性能的影响

研究了时效时间对一种新研制的Al-Cu-Li系合金组织性能的影响。研究发现:在不同时效状态下,该合金析出了δ′,T1,θ′,θ″,σ等第二相,时效过程中析出T1相始终保持稳定的数量和尺寸,θ″相随着时效的进行不断减少并且最终消失。力学性能随着析出相的种类和数量的不同而改变,T1相对合金起到了很好的强化效果,δ′相和θ′相的复合强化有效地改善了合金的力学性能,σ相对该合金的强化作用优于θ′相。     

2195铝锂合金的各向异性研究

通过拉伸力学性能测试和断口形貌分析,研究了2195铝锂合金冷轧薄板的各向异性随时效时间变化的规律.结果发现:在150℃时效条件下,峰值时效前,随时效时间的增加,合金的各向异性程度逐渐下降,过时效时合金的各向异性比峰值时效时有所增加;延伸率各向异性大于强度各向异性.150℃/24h时效时,与轧向成0°和45°方向试样的断裂机理不同,存在断裂方式的各向异性.最后对该合金各向异性的主要形成机理进行了初步探讨.     

7050铝合金锻件固溶处理工艺优化研究

目的 研究不同固溶温度和固溶保温时间对航空某锻件7050铝合金组织和性能演变规律的影响,优化7050铝合金锻件的固溶热处理工艺参数.方法 通过采用金相组织观察、SEM分析、EBSD测试、导电率测试、室温拉伸性能测试等方法,对比研究合金组织变化如何影响力学性能.结果 随着固溶温度的升高(474～483℃),合金再结晶分数逐渐升高,峰值时效处理后,合金抗拉强度先升高后降低;固溶保温时间(2～5 h)对合金组织与拉伸性能的影响不明显;最优热处理工艺为477℃×4 h固溶处理,而后进行121℃×6 h+177℃×5 h双级时效.热处理后的力学性能:屈服强度为510 MPa,抗拉强度为558 MPa,伸长率为13.6％,电导率为22.7 MS/m.结论 与固溶时间相比,固溶温度对7050铝合金组织和拉伸性能的影响较大,对合理选择航空用7050铝合金锻件的热处理工艺具有指导意义.     

时效工艺对ZL101A合金性能的影响

采用不同的时效工艺,研究了时效温度和时间对ZL101A合金性能的影响,得出了该合金较理想的时效制度,在此制度下,ZL101A合金的金属型典型性能达到σb≥330MPa,δ5≥10%,为满足航空、航天等领域对高性能铝合金精密铸件的需求奠定了材料基础.     

新型高导电铜基电极合金的研究

对系列新型高导电Ｃｕ－Ｂｅ－Ｎｉ电极合金在不同变形量和时效后的组织、性能和强化机制进行了研究。结果表明，固溶处理后的冷变形促进了时效析出过程，使析出相更加弥散，同时使合金在时效过程中发生再结晶。两者交互作用使合金达到强度和导电性的良好配合。合金中加入Ｚｒ能显著细化晶粒，提高强度，并使电导率达５０～６０％ＩＡＣＳ。