7055鋁合金的非等溫雙級(jí)時(shí)效行為
發(fā)布時(shí)間：2021-01-19 15:53
采用硬度測(cè)試、電導(dǎo)率測(cè)試、室溫拉伸實(shí)驗(yàn)、剝落腐蝕實(shí)驗(yàn)、DSC分析以及TEM觀察,研究了非等溫雙級(jí)時(shí)效對(duì)7055鋁合金組織及性能的影響。結(jié)果表明:在第二級(jí)時(shí)效的連續(xù)升溫階段,晶內(nèi)由GP區(qū)、η′和α-Al三相共存狀態(tài)逐漸演變?yōu)棣恰�、η和�?Al三相共存態(tài)。在第二級(jí)時(shí)效的連續(xù)降溫階段,晶內(nèi)二次析出GP區(qū)和η′相,合金硬度再次升高。晶界η相在時(shí)效過(guò)程中不斷粗化并呈斷續(xù)分布,合金電導(dǎo)率持續(xù)增加。非等溫雙級(jí)時(shí)效的第二級(jí)升溫速率和最高時(shí)效溫度（Tp）決定了合金的性能。在相同性能水平下,快速升溫對(duì)應(yīng)相對(duì)更高的Tp。以電導(dǎo)率22 MS/m為標(biāo)準(zhǔn),1℃/min升溫速率對(duì)應(yīng)的Tp為215℃,而3℃/min升溫速率下Tp則為225℃。經(jīng)過(guò)105℃、24 h預(yù)時(shí)效并包含升降溫的非等溫二級(jí)時(shí)效,7055鋁合金的抗拉強(qiáng)度和剝落腐蝕等級(jí)可達(dá)610MPa和EB級(jí)別,表現(xiàn)出比T6和T73態(tài)更加優(yōu)異的綜合性能,且取消等溫保溫階段實(shí)現(xiàn)了熱處理工藝的短流程操作。
【文章來(lái)源】：金屬學(xué)報(bào). 2020,56(11)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)
【部分圖文】：
7055鋁合金非等溫時(shí)效工藝示意圖
圖5所示為不同時(shí)效狀態(tài)下7055鋁合金晶內(nèi)析出相的TEM明場(chǎng)像和選區(qū)電子衍射(SAED)譜。<001>Al晶帶SAED中1/2{220}和1/2{200}處、<112>Al晶帶SAED中1/2{22ˉ0}處斑點(diǎn)代表Al3Zr彌散相，因其不是時(shí)效析出相，在此不作討論。由圖5a可知，T6峰時(shí)效態(tài)下，基體中存在密度極高的細(xì)小第二相，尺寸為2～3 nm。<001>Al晶帶的SAED顯示1/3{220}和2/3{220}處存在η′相的衍射斑點(diǎn)，但是未觀察到GP區(qū)的衍射斑點(diǎn)或芒線[18,19]。由圖5b可知，T73態(tài)試樣晶內(nèi)相尺寸粗大，約為10 nm，且沉淀相的寬厚比明顯降低，表現(xiàn)出嚴(yán)重過(guò)時(shí)效特征。<001>Al晶帶的SAED譜同樣在1/3{220}和2/3{220}處顯示η′相的明銳斑點(diǎn)。此外，在1/2{220}附近還能觀察到另一套清晰的衍射斑點(diǎn)，同時(shí)沿著<110>方向存在衍射芒線，這表明T73時(shí)效狀態(tài)下出現(xiàn)η相[20]。非等溫雙級(jí)時(shí)效1/215/L和3/225/L處理下(圖5c和d)，材料晶內(nèi)相尺寸為5～8 nm，部分相尺寸可達(dá)14～15 nm，為粗大η相。<112>Al晶帶的SAED譜顯示，2種狀態(tài)試樣在1/3{220}和2/3{220}處沿{111}方向都出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于η′相的明銳衍射斑點(diǎn)和衍射條紋[21]，但是η平衡相的衍射斑點(diǎn)不明顯，說(shuō)明η相體積分?jǐn)?shù)較少。值得注意的是，在1/2{311}處可以觀察到微弱的GP(II)區(qū)衍射斑點(diǎn)[22,23]。RRA態(tài)下晶內(nèi)相的尺寸范圍較寬(圖5e)，這是因?yàn)轭A(yù)時(shí)效析出的沉淀相在回歸處理后會(huì)部分粗化演變?yōu)棣瞧胶庀�，但是再時(shí)效又使得晶內(nèi)再次析出細(xì)小的第二相，因此RRA態(tài)晶內(nèi)組織包含高體積分?jǐn)?shù)的η′相以及部分粗大的η相。圖6對(duì)應(yīng)不同時(shí)效狀態(tài)下的晶界相形貌。由圖可見(jiàn)，T6峰時(shí)效態(tài)下晶界相最為細(xì)小，為10～15 nm，且呈連續(xù)鏈狀分布，完全觀察不到PFZ (圖6a)。T73態(tài)的晶界相粗大斷續(xù)，相尺寸可超過(guò)50 nm，且PFZ較寬，為40～50 nm (圖6b)。非等溫雙級(jí)時(shí)效1/215/L和3/225/L處理下，晶界相的粗化和斷續(xù)程度較T73態(tài)有所下降，但是仍然遠(yuǎn)高于T6峰時(shí)效態(tài)，其長(zhǎng)軸尺寸約為30 nm，相間距的尺寸范圍為20～30 nm (圖6c和d)。但是，非等溫雙級(jí)時(shí)效后，粗大的晶界相附近存在尺寸相對(duì)較小的第二相，因此晶界PFZ不明顯�；貧w再時(shí)效處理后，由于試樣在190℃長(zhǎng)時(shí)保溫，因此其晶界相的粗化及斷續(xù)程度接近T73狀態(tài)，相尺寸也可達(dá)50 nm，相間距為40～70 nm，且相的長(zhǎng)寬比下降。此外，PFZ較T73態(tài)也不明顯，這同樣是因?yàn)榈蜏卦贂r(shí)效析出的細(xì)小第二相填補(bǔ)了粗大晶界相附近的無(wú)沉淀析出區(qū)域所致。
對(duì)升溫時(shí)效至不同溫度點(diǎn)的試樣進(jìn)行隨爐冷卻時(shí)效并測(cè)量其硬度演變規(guī)律，如圖3中的2條較短曲線所示。對(duì)比可知，相對(duì)于升溫時(shí)效至不同最高時(shí)效溫度(Tp，對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)溫度)下的材料硬度，1和3℃/min升溫速率下的試樣硬度也都在隨后的降溫時(shí)效中出現(xiàn)明顯的增加，這說(shuō)明在降溫時(shí)效過(guò)程中存在沉淀相的再次析出。但是，冷卻時(shí)效后的硬度增幅隨著Tp的升高而下降。對(duì)于1和3℃/min 2種升溫速率，按照電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)篩選出的最高溫度點(diǎn)Tp所對(duì)應(yīng)的硬度分別為185.1 HV (Tp=215℃)和188.6 HV (Tp=225℃)。圖3 1和3℃/min加熱速率下7055鋁合金升溫時(shí)效和隨后爐冷時(shí)效(部分溫度點(diǎn))過(guò)程的硬度演變曲線
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非等溫時(shí)效對(duì)7B50鋁合金組織及性能的影響[J]. 李吉臣,馮迪,夏衛(wèi)生,林高用,張新明,任敏文. 金屬學(xué)報(bào). 2020(09)
[2]非等溫回歸再時(shí)效對(duì)Al-8Zn-2Mg-2Cu合金厚板組織及性能的影響[J]. 馮迪,張新明,陳洪美,金云學(xué),王國(guó)迎. 金屬學(xué)報(bào). 2018(01)
博士論文
[1]AA 7055鋁合金的時(shí)效析出行為與力學(xué)性能[D]. 陳軍洲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
碩士論文
[1]7050鋁合金非等溫時(shí)效過(guò)程組織演變研究[D]. 張雪.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[2]7A85鋁合金降溫時(shí)效工藝的研究[D]. 唐秋菊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：2987278
【文章來(lái)源】：金屬學(xué)報(bào). 2020,56(11)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)
【部分圖文】：
7055鋁合金非等溫時(shí)效工藝示意圖
圖5所示為不同時(shí)效狀態(tài)下7055鋁合金晶內(nèi)析出相的TEM明場(chǎng)像和選區(qū)電子衍射(SAED)譜。<001>Al晶帶SAED中1/2{220}和1/2{200}處、<112>Al晶帶SAED中1/2{22ˉ0}處斑點(diǎn)代表Al3Zr彌散相，因其不是時(shí)效析出相，在此不作討論。由圖5a可知，T6峰時(shí)效態(tài)下，基體中存在密度極高的細(xì)小第二相，尺寸為2～3 nm。<001>Al晶帶的SAED顯示1/3{220}和2/3{220}處存在η′相的衍射斑點(diǎn)，但是未觀察到GP區(qū)的衍射斑點(diǎn)或芒線[18,19]。由圖5b可知，T73態(tài)試樣晶內(nèi)相尺寸粗大，約為10 nm，且沉淀相的寬厚比明顯降低，表現(xiàn)出嚴(yán)重過(guò)時(shí)效特征。<001>Al晶帶的SAED譜同樣在1/3{220}和2/3{220}處顯示η′相的明銳斑點(diǎn)。此外，在1/2{220}附近還能觀察到另一套清晰的衍射斑點(diǎn)，同時(shí)沿著<110>方向存在衍射芒線，這表明T73時(shí)效狀態(tài)下出現(xiàn)η相[20]。非等溫雙級(jí)時(shí)效1/215/L和3/225/L處理下(圖5c和d)，材料晶內(nèi)相尺寸為5～8 nm，部分相尺寸可達(dá)14～15 nm，為粗大η相。<112>Al晶帶的SAED譜顯示，2種狀態(tài)試樣在1/3{220}和2/3{220}處沿{111}方向都出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于η′相的明銳衍射斑點(diǎn)和衍射條紋[21]，但是η平衡相的衍射斑點(diǎn)不明顯，說(shuō)明η相體積分?jǐn)?shù)較少。值得注意的是，在1/2{311}處可以觀察到微弱的GP(II)區(qū)衍射斑點(diǎn)[22,23]。RRA態(tài)下晶內(nèi)相的尺寸范圍較寬(圖5e)，這是因?yàn)轭A(yù)時(shí)效析出的沉淀相在回歸處理后會(huì)部分粗化演變?yōu)棣瞧胶庀�，但是再時(shí)效又使得晶內(nèi)再次析出細(xì)小的第二相，因此RRA態(tài)晶內(nèi)組織包含高體積分?jǐn)?shù)的η′相以及部分粗大的η相。圖6對(duì)應(yīng)不同時(shí)效狀態(tài)下的晶界相形貌。由圖可見(jiàn)，T6峰時(shí)效態(tài)下晶界相最為細(xì)小，為10～15 nm，且呈連續(xù)鏈狀分布，完全觀察不到PFZ (圖6a)。T73態(tài)的晶界相粗大斷續(xù)，相尺寸可超過(guò)50 nm，且PFZ較寬，為40～50 nm (圖6b)。非等溫雙級(jí)時(shí)效1/215/L和3/225/L處理下，晶界相的粗化和斷續(xù)程度較T73態(tài)有所下降，但是仍然遠(yuǎn)高于T6峰時(shí)效態(tài)，其長(zhǎng)軸尺寸約為30 nm，相間距的尺寸范圍為20～30 nm (圖6c和d)。但是，非等溫雙級(jí)時(shí)效后，粗大的晶界相附近存在尺寸相對(duì)較小的第二相，因此晶界PFZ不明顯�；貧w再時(shí)效處理后，由于試樣在190℃長(zhǎng)時(shí)保溫，因此其晶界相的粗化及斷續(xù)程度接近T73狀態(tài)，相尺寸也可達(dá)50 nm，相間距為40～70 nm，且相的長(zhǎng)寬比下降。此外，PFZ較T73態(tài)也不明顯，這同樣是因?yàn)榈蜏卦贂r(shí)效析出的細(xì)小第二相填補(bǔ)了粗大晶界相附近的無(wú)沉淀析出區(qū)域所致。
對(duì)升溫時(shí)效至不同溫度點(diǎn)的試樣進(jìn)行隨爐冷卻時(shí)效并測(cè)量其硬度演變規(guī)律，如圖3中的2條較短曲線所示。對(duì)比可知，相對(duì)于升溫時(shí)效至不同最高時(shí)效溫度(Tp，對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)溫度)下的材料硬度，1和3℃/min升溫速率下的試樣硬度也都在隨后的降溫時(shí)效中出現(xiàn)明顯的增加，這說(shuō)明在降溫時(shí)效過(guò)程中存在沉淀相的再次析出。但是，冷卻時(shí)效后的硬度增幅隨著Tp的升高而下降。對(duì)于1和3℃/min 2種升溫速率，按照電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)篩選出的最高溫度點(diǎn)Tp所對(duì)應(yīng)的硬度分別為185.1 HV (Tp=215℃)和188.6 HV (Tp=225℃)。圖3 1和3℃/min加熱速率下7055鋁合金升溫時(shí)效和隨后爐冷時(shí)效(部分溫度點(diǎn))過(guò)程的硬度演變曲線
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非等溫時(shí)效對(duì)7B50鋁合金組織及性能的影響[J]. 李吉臣,馮迪,夏衛(wèi)生,林高用,張新明,任敏文. 金屬學(xué)報(bào). 2020(09)
[2]非等溫回歸再時(shí)效對(duì)Al-8Zn-2Mg-2Cu合金厚板組織及性能的影響[J]. 馮迪,張新明,陳洪美,金云學(xué),王國(guó)迎. 金屬學(xué)報(bào). 2018(01)
博士論文
[1]AA 7055鋁合金的時(shí)效析出行為與力學(xué)性能[D]. 陳軍洲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
碩士論文
[1]7050鋁合金非等溫時(shí)效過(guò)程組織演變研究[D]. 張雪.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[2]7A85鋁合金降溫時(shí)效工藝的研究[D]. 唐秋菊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：2987278
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