7055铝合金二次时效特征研究——(I)力学性能

利用维氏硬度和拉伸力学性能测试、Kahn撕裂试验等方法,研究二次时效对7055铝合金力学性能的影响。结果表明,经过120℃,150℃和180℃高温欠时效,甚至峰值时效处理后,再进行60℃和100℃低温二次时效,可以获得超过相应单级峰值时效的硬度和强度。Kahn撕裂试验表明,二次时效温度从60℃提高到100℃,可以缩短二次峰值硬化时间,但不利于7055铝合金断裂韧性的改善。在相同预时效温度下,缩短预时效时间比峰值时效状态更有利于断裂韧性的改善。较低预时效和二次时效温度以及较短预时效时间有利于获得强度和断裂韧性的良好配合。     

7055铝合金二次时效特征研究——（Ⅱ）显微组织与断口形貌特征

利用透射电镜和扫描电镜研究了二次时效处理后7055合金显微组织及Kahn撕裂断口形貌特征。结果表明，高温预时效时未析出的溶质原子，在低温二次时效时继续析出造成强度提高：由于二次时效温度降低，析出相长大和粗化速度降低，析出相密度高，可以获得高于单级峰值时效的强度和硬度。提高二次时效温度促进比GP区强化效果更高的矿相析出，从而获得比低温二次时效更高的强度。缩短预时效时间以及降低预时效温度，都有利于残留固溶原子和空位的保留，二次时效时硬化响应更快。晶界析出相的体积分数和形貌变化对7055合金断裂韧性存在显著的影响。低温预时效及低温二次时效获得少量且断续分布的球形沿晶析出相，断裂韧性较高。而提高二次时效温度则促进晶界析出相析出，不利于断裂韧性的改善。     

预时效温度对2519铝合金力学性能和电导率的影响

通过显微硬度测试、电导率测试、拉伸力学性能测试以及透射电镜观察等研究预时效温度对2519铝合金力学性能和电导率的影响.结果表明:随着预时效温度的升高,2519铝合金到达峰值时效的时间缩短,峰值硬度降低;经135 ℃预时效的合金具有较大的抗拉强度和屈服强度,其强度分别为490和442 MPa,但其伸长率仅为7.0%;经165 ℃预时效的合金具有较好的综合力学性能,其中抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为480 MPa、435 MPa和10.5%;当预时效温度大于165 ℃时,合金电导率随预时效温度的升高而升高;当预时效温度小于 165 ℃时,合金电导率随温度的升高逐渐降低.     

T616时效对7050铝合金性能的影响

采用维氏硬度测试、电导率测试和托伸、Kahn撕裂试验及扫描电镜断口形貌观察等方法,研究了T616时效对7050铝合金的性能与断口形貌的影响.结果表明,与T6峰值时效相比,经T616时效,7050铝合金的强度、硬度和电导率基本保持不变;经120℃×15min+60℃×720h+120℃×23.75h处理,伸长率提高532%;经120℃×30min+60℃×24h+120℃×23.5h处理,撕裂强度和单位形核功较T6峰值时效分别提高21.3%和57.8%;T616时效的撕裂试样断口为韧窝型穿晶断口,而经T6处理后,合金断口为沿品脆性断裂和少量穿晶韧窝混合型断口.     

预变形对2519铝合金组织与力学性能的影响

通过拉伸测试、显微硬度测试、透射电镜及扫描电镜分析等手段研究了预变形对2519铝合金组织与力学性能的影响.结果表明:预变形降低了合金于180℃时效第一阶段的硬化效果,提高了合金峰值硬度及强度,缩短了峰值时效时间.预变形合金强度、硬度的提高是由于θ′相的数目增加和尺寸减小.细小弥散的θ′相有利于阻碍位错的运动,提高了合金的强度,同时也降低了合金的塑性.综合考虑合金的强度和塑性,2519铝合金时效前的预变形以15%为宜.     

预时效温度及回归加热速率对7055铝合金组织及性能的影响

利用硬度、电导率与拉伸性能测试,结合差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)研究预时效温度和回归加热速率对7055铝合金力学性能和电导率的影响,并讨论各RRA制度下微观组织的变化。结果表明:由于7055铝合金中厚板在回归加热过程中存在慢速升温过程,近峰时效作为预时效制度更适合7055铝合金中厚板的回归再时效处理。经过(105℃,24 h)→3°/min(190℃,50 min)+(120℃,24 h)的三级时效处理,7055铝合金中厚板强度和电导率优于T6和T73状态的综合性能。     

6061铝合金时效工艺和动力学模型研究

采用硬度测试、拉伸试验、TEM分析等手段,系统研究了不同时效温度和时间对6061铝合金型材力学性能的影响,并拟合了6061铝合金的时效动力学模型。结果表明,6061铝合金硬度到达到时效峰值的时间随时效温度的升高而缩短,并且硬度峰值随温度升高而降低;时效工艺为180℃9 h时,合金的硬度、屈服强度和抗拉强度达到峰值。结合TEM分析得知,合金的析出强化相为针状β″相;通过回归分析,在Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程的基础上建立了6061铝合金的时效动力学模型。     

双级时效处理7075铝合金既改善性能又节能

介绍国外学者对7075铝合金挤压件进行不同工艺的人工时效处理,通过硬度、力学性能测试和透射电镜显微组织研究表明,双级时效可加速7075铝合金材料的沉淀动力学和改善其力学性能。采用121℃55 min+177℃55min双级时效制度处理7075铝合金挤压件达到的峰值硬度,与121℃48 h单级时效达到的峰值硬度相当,但时效时间由48 h缩短到2 h。而177℃单级时效所能达到的峰值硬度则低很多。强度和塑性的变化趋势与峰值硬度的变化趋势一致。     

二次时效7055-T7951铝合金微观组织及力学性能

通过对峰时效与T7951二次时效7055铝合金力学性能测试、微观组织与断口分析,研究了显微组织、基体析出相、晶界析出相与晶界无沉淀析出带对材料强度与断裂韧性的影响,并分析了断裂机理。研究表明T7951二次时效产生的位错强化、细晶强化效应与基体内出现平衡η相导致的弱化作用之间的竞争机制导致材料强度较峰时效损失不大;晶界析出相的团聚粗化是造成二次时效7055铝合金断裂韧性提高的主因;7055铝合金室温拉伸断口表明断裂机理为韧脆混合型断裂,二次时效较峰时效表现出更强的韧性断裂特征。     

预变形对Al-Mg-Si系合金组织及力学性能的影响

采用硬度测试、拉伸试验、SEM等一系列的表征手段研究了不同冷轧变形量及时效温度对汽车车身板用Al-Mg-Si系铝合金力学性能和显微组织的影响。结果表明:随着冷轧变形量的增加,其自然时效的抑制作用更加明显;当时效温度为180℃时,随着冷轧变形量的增加,铝合金板材达到峰值硬度的时间提前,选择合适的冷轧变形量和时效时间,有利于促进铝合金的快速时效;经180℃×30 min时效后,随着预变形量的增加,合金强度相比时效前均有所上升,并且均保持了一定的伸长率。     

基于人工神经网络的7055铝合金二次时效性能预测

利用人工神经网络对7055铝合金二次时效热处理工艺参数与时效性能样本集进行训练和学习,采用改进的BP网络算法Levenberg-Marquardt算法,建立7055铝合金二次时效热处理工艺BP神经网络模型。针对二次时效工艺特点,研究的工艺参数包括:预时效温度、预时效时间、二次时效温度和二次时效时间。结果表明:神经网络预测值与实验值吻合较好,说明神经网络模型具有较高的精度及良好的泛化能力,可有效地用于预测和分析二次时效工艺参数对7055铝合金时效性能的影响。     

断续时效工艺对7055铝合金组织和性能的影响

对7055铝合金进行了60、80℃不同时间的时效处理。通过透射电镜分析了微观组织,并测量时效后的7055铝合金导电率、显微硬度和屈服强度。结果表明:60℃时效120 h后合金得到的组织和性能最好。     

固溶-单级时效处理对7055铝合金力学和电学性能的影响

采用硬度测量、拉伸力学性能测试、电导率测定、显微组织结构分析方法，研究了不同固溶、单级时效处理条件下7055铝合金的力学性能、电学性能和显微组织结构。结果表明，7055合金有很强的时效强化效应，时效初期，合金硬度和强度迅速上升，时效4h即接近硬度和强度峰值，达到峰值后合金的硬度和强度仍维持在很高的水平；时效过程中，固溶体分解析出η′(MgZn2)相，随时效时间延长，析出相增加；7055合金适宜的固溶—单级时效处理工艺为480℃ 1h，水淬，120℃ 24h时效。在此条件下，合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、布氏硬度和电导率分别为513N／mm^2、462N／mm^2、9．5％、HB172和29％IACS。     

变形时效对6061铝合金时效硬化特性的影响

试验研究了变形时效对6061铝合金显微组织和时效硬化特性的影响。结果表明,对6061铝合金进行5%～80%轧制变形,时效温度的升高会缩短峰值硬度出现的时间,且变形量越大出现峰值硬度的时间越短;变形量在20%及以上时,6061铝合金的峰值硬度高于T6态的;变形量20%以下时,6061铝合金的峰值硬度低于T6态的。在不同时效温度下,6061铝合金的抗拉强度和屈服强度都会随着变形量增加而增大。当时效温度为180℃时,较小变形量(20%)的6061铝合金的强度和塑性相当于T6态的;40%及以上变形量下6061铝合金的强度和塑性都明显高于T6态的。对6061铝合金进行变形时效处理,在位错强化、析出强化以及晶体缺陷作用下可以获得强度和塑性兼备的6061铝合金材料。     

7055铝合金的非等温时效工艺

结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等,对非等温时效处理后7055铝合金的组织、硬度、拉伸和抗腐蚀性能进行了研究。结果表明:合金的硬度和强度在60～120℃快速增加,随后缓慢上升并于160℃达到峰值,在时效后期则呈直线下降,伸长率的变化趋势与之相反。非等温时效过程中,起始温度、终止温度及升温速率会对合金的性能有一定影响。升温时效至160℃,合金不仅能够满足T6态的力学性能要求,同时能获得较好的抗腐蚀性能。      

二次固溶对7A04-T6铝合金蠕变时效效应的影响

在自制试验模具上进行了7A04铝合金的弯曲蠕变时效试验,通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度仪等方法研究了二次固溶时效工艺对7A04-T6铝合金蠕变时效效应的影响。结果表明:提高二次固溶温度或延长固溶时间,均能显著改善7A04-T6铝合金板材后续蠕变时效的强度,但固溶温度过高或时间过长将损害合金的抗拉强度。随着固溶温度的提高,合金显微硬度变化趋势由随固溶时间延长而逐渐减小向随固溶时间延长先增加后趋于平稳转变。而固溶时间相同时,合金显微硬度均随着二次固溶温度的提高而逐渐提高。二次固溶时间和固溶温度对合金蠕变时效后回弹率的影响趋于一致,较高温度且保温较长时间有利于获得回弹率较低的铝合金构件。     

GW01铝合金管材的热处理工艺

GW01铝合金是在6061铝合金基础上研发的一种新型高强铝合金。采用三因素三水平的正交实验,研究了固溶温度-时间、时效温度、时效时间三因素对GW01铝合金T6处理后力学性能的影响规律。结果表明:随着固溶温度的提高和固溶时间的缩短,GW01铝合金的抗拉强度、屈服强度和硬度均有大幅度提高,其伸长率则先降低后升高;随着时效温度的升高,GW01铝合金的抗拉强度、屈服强度、硬度以及伸长率均不断降低;GW01铝合金的抗拉强度、屈服强度以及硬度均对时效时间不敏感,随时效时间的延长只有小幅度的降低,其伸长率则随时效时间的延长有一定幅度的提高。(510℃,3 h,水淬)+(170℃,18 h,空冷)的T6热处理可以使GW01铝合金管材获得良好的综合力学性能。     

人工时效对2A70耐热铝合金组织与性能的影响

采用组织观察(扫描电子显微镜和透射电子显微镜)、力学性能检测、耐蚀性测定相结合的方法，研究了人工时效对2A70铝合金厚板组织、性能的影响规律。结果表明，在180—210℃温度范围进行人工时效时，同一时效温度下，随时效时间的延长，铝合金抗拉强度曲线出现峰值，在190℃时具有最大峰值，随时效温度的升高峰值左移，即达到峰值的时效时间缩短。190℃人工时效时间超过14h时，铝合金由峰值时效向过时效阶段过渡，存在晶间无析出带及不连续晶界析出平衡相S(CuMgAl2)，有利于减小应力腐蚀倾向，提高铝合金的耐蚀性能。2A70铝合金适宜的时效制度为：人工时效温度190℃，时效时间16h。     

热处理对6016铝合金组织与性能的影响

对6016铝合金在室温停滞过程的自然时效效应进行了系统的研究,测试了不同热处理制度下6016铝合金的力学性能,利用OM、SEM和TEM表征了其微观组织结构。结果表明,相比于未预时效和60℃预时效,80℃和100℃的预时效温度使1.6 mm厚板材表现出良好的时效稳定性;经预时效后,基体内析出原子团簇(pre-β″);人工时效处理过程中,pre-β″作为形核点,析出大量与基体半共格的β″强化相,同时在晶界处形成PFZ区;随着预时效温度的升高,板材人工时效后的强度不断提高,屈服强度的增量在40～80 MPa; 80℃×4 h的预时效工艺可以使试验板材获得最优的综合性能,在150天内性能稳定,同时具有最大的烘烤强度增量。     

时效处理和挤压后预变形工艺对Mg-Gd合金组织和力学性能的影响

将挤压态Mg-4Gd合金沿挤压方向进行10%预拉伸处理,然后研究了时效处理对预变形后合金组织和力学性能的影响。结果表明:预拉伸处理产生加工硬化的同时促进了变形镁合金中灰暗过渡相及明亮平衡相的形核,时效过程加速了过渡相的形成及其向平衡相的转化。随着时效温度升高,明亮平衡相的平均尺寸增加。预拉伸试样经时效处理可提高力学性能,当时效工艺为210℃×24 h时,合金综合力学性能最佳,其硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为66.65 HV0.1、137.4 MPa、245.4 MPa和22.1%;时效温度升高使得合金的峰值硬度降低,但达到硬度峰值所需时间缩短且强度和伸长率均保持在较高水平。