7055铝合金的非等温双级时效行为
发布时间：2021-01-19 15:53
采用硬度测试、电导率测试、室温拉伸实验、剥落腐蚀实验、DSC分析以及TEM观察,研究了非等温双级时效对7055铝合金组织及性能的影响。结果表明:在第二级时效的连续升温阶段,晶内由GP区、η′和α-Al三相共存状态逐渐演变为η′、η和α-Al三相共存态。在第二级时效的连续降温阶段,晶内二次析出GP区和η′相,合金硬度再次升高。晶界η相在时效过程中不断粗化并呈断续分布,合金电导率持续增加。非等温双级时效的第二级升温速率和最高时效温度（Tp）决定了合金的性能。在相同性能水平下,快速升温对应相对更高的Tp。以电导率22 MS/m为标准,1℃/min升温速率对应的Tp为215℃,而3℃/min升温速率下Tp则为225℃。经过105℃、24 h预时效并包含升降温的非等温二级时效,7055铝合金的抗拉强度和剥落腐蚀等级可达610MPa和EB级别,表现出比T6和T73态更加优异的综合性能,且取消等温保温阶段实现了热处理工艺的短流程操作。
【文章来源】：金属学报. 2020,56(11)北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
7055铝合金非等温时效工艺示意图
图5所示为不同时效状态下7055铝合金晶内析出相的TEM明场像和选区电子衍射(SAED)谱。<001>Al晶带SAED中1/2{220}和1/2{200}处、<112>Al晶带SAED中1/2{22ˉ0}处斑点代表Al3Zr弥散相，因其不是时效析出相，在此不作讨论。由图5a可知，T6峰时效态下，基体中存在密度极高的细小第二相，尺寸为2～3 nm。<001>Al晶带的SAED显示1/3{220}和2/3{220}处存在η′相的衍射斑点，但是未观察到GP区的衍射斑点或芒线[18,19]。由图5b可知，T73态试样晶内相尺寸粗大，约为10 nm，且沉淀相的宽厚比明显降低，表现出严重过时效特征。<001>Al晶带的SAED谱同样在1/3{220}和2/3{220}处显示η′相的明锐斑点。此外，在1/2{220}附近还能观察到另一套清晰的衍射斑点，同时沿着<110>方向存在衍射芒线，这表明T73时效状态下出现η相[20]。非等温双级时效1/215/L和3/225/L处理下(图5c和d)，材料晶内相尺寸为5～8 nm，部分相尺寸可达14～15 nm，为粗大η相。<112>Al晶带的SAED谱显示，2种状态试样在1/3{220}和2/3{220}处沿{111}方向都出现对应于η′相的明锐衍射斑点和衍射条纹[21]，但是η平衡相的衍射斑点不明显，说明η相体积分数较少。值得注意的是，在1/2{311}处可以观察到微弱的GP(II)区衍射斑点[22,23]。RRA态下晶内相的尺寸范围较宽(图5e)，这是因为预时效析出的沉淀相在回归处理后会部分粗化演变为η平衡相，但是再时效又使得晶内再次析出细小的第二相，因此RRA态晶内组织包含高体积分数的η′相以及部分粗大的η相。图6对应不同时效状态下的晶界相形貌。由图可见，T6峰时效态下晶界相最为细小，为10～15 nm，且呈连续链状分布，完全观察不到PFZ (图6a)。T73态的晶界相粗大断续，相尺寸可超过50 nm，且PFZ较宽，为40～50 nm (图6b)。非等温双级时效1/215/L和3/225/L处理下，晶界相的粗化和断续程度较T73态有所下降，但是仍然远高于T6峰时效态，其长轴尺寸约为30 nm，相间距的尺寸范围为20～30 nm (图6c和d)。但是，非等温双级时效后，粗大的晶界相附近存在尺寸相对较小的第二相，因此晶界PFZ不明显。回归再时效处理后，由于试样在190℃长时保温，因此其晶界相的粗化及断续程度接近T73状态，相尺寸也可达50 nm，相间距为40～70 nm，且相的长宽比下降。此外，PFZ较T73态也不明显，这同样是因为低温再时效析出的细小第二相填补了粗大晶界相附近的无沉淀析出区域所致。
对升温时效至不同温度点的试样进行随炉冷却时效并测量其硬度演变规律，如图3中的2条较短曲线所示。对比可知，相对于升温时效至不同最高时效温度(Tp，对应横坐标温度)下的材料硬度，1和3℃/min升温速率下的试样硬度也都在随后的降温时效中出现明显的增加，这说明在降温时效过程中存在沉淀相的再次析出。但是，冷却时效后的硬度增幅随着Tp的升高而下降。对于1和3℃/min 2种升温速率，按照电导率标准筛选出的最高温度点Tp所对应的硬度分别为185.1 HV (Tp=215℃)和188.6 HV (Tp=225℃)。图3 1和3℃/min加热速率下7055铝合金升温时效和随后炉冷时效(部分温度点)过程的硬度演变曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]非等温时效对7B50铝合金组织及性能的影响[J]. 李吉臣,冯迪,夏卫生,林高用,张新明,任敏文. 金属学报. 2020(09)
[2]非等温回归再时效对Al-8Zn-2Mg-2Cu合金厚板组织及性能的影响[J]. 冯迪,张新明,陈洪美,金云学,王国迎. 金属学报. 2018(01)
博士论文
[1]AA 7055铝合金的时效析出行为与力学性能[D]. 陈军洲.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]7050铝合金非等温时效过程组织演变研究[D]. 张雪.哈尔滨工业大学 2012
[2]7A85铝合金降温时效工艺的研究[D]. 唐秋菊.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2987278
【文章来源】：金属学报. 2020,56(11)北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
7055铝合金非等温时效工艺示意图
图5所示为不同时效状态下7055铝合金晶内析出相的TEM明场像和选区电子衍射(SAED)谱。<001>Al晶带SAED中1/2{220}和1/2{200}处、<112>Al晶带SAED中1/2{22ˉ0}处斑点代表Al3Zr弥散相，因其不是时效析出相，在此不作讨论。由图5a可知，T6峰时效态下，基体中存在密度极高的细小第二相，尺寸为2～3 nm。<001>Al晶带的SAED显示1/3{220}和2/3{220}处存在η′相的衍射斑点，但是未观察到GP区的衍射斑点或芒线[18,19]。由图5b可知，T73态试样晶内相尺寸粗大，约为10 nm，且沉淀相的宽厚比明显降低，表现出严重过时效特征。<001>Al晶带的SAED谱同样在1/3{220}和2/3{220}处显示η′相的明锐斑点。此外，在1/2{220}附近还能观察到另一套清晰的衍射斑点，同时沿着<110>方向存在衍射芒线，这表明T73时效状态下出现η相[20]。非等温双级时效1/215/L和3/225/L处理下(图5c和d)，材料晶内相尺寸为5～8 nm，部分相尺寸可达14～15 nm，为粗大η相。<112>Al晶带的SAED谱显示，2种状态试样在1/3{220}和2/3{220}处沿{111}方向都出现对应于η′相的明锐衍射斑点和衍射条纹[21]，但是η平衡相的衍射斑点不明显，说明η相体积分数较少。值得注意的是，在1/2{311}处可以观察到微弱的GP(II)区衍射斑点[22,23]。RRA态下晶内相的尺寸范围较宽(图5e)，这是因为预时效析出的沉淀相在回归处理后会部分粗化演变为η平衡相，但是再时效又使得晶内再次析出细小的第二相，因此RRA态晶内组织包含高体积分数的η′相以及部分粗大的η相。图6对应不同时效状态下的晶界相形貌。由图可见，T6峰时效态下晶界相最为细小，为10～15 nm，且呈连续链状分布，完全观察不到PFZ (图6a)。T73态的晶界相粗大断续，相尺寸可超过50 nm，且PFZ较宽，为40～50 nm (图6b)。非等温双级时效1/215/L和3/225/L处理下，晶界相的粗化和断续程度较T73态有所下降，但是仍然远高于T6峰时效态，其长轴尺寸约为30 nm，相间距的尺寸范围为20～30 nm (图6c和d)。但是，非等温双级时效后，粗大的晶界相附近存在尺寸相对较小的第二相，因此晶界PFZ不明显。回归再时效处理后，由于试样在190℃长时保温，因此其晶界相的粗化及断续程度接近T73状态，相尺寸也可达50 nm，相间距为40～70 nm，且相的长宽比下降。此外，PFZ较T73态也不明显，这同样是因为低温再时效析出的细小第二相填补了粗大晶界相附近的无沉淀析出区域所致。
对升温时效至不同温度点的试样进行随炉冷却时效并测量其硬度演变规律，如图3中的2条较短曲线所示。对比可知，相对于升温时效至不同最高时效温度(Tp，对应横坐标温度)下的材料硬度，1和3℃/min升温速率下的试样硬度也都在随后的降温时效中出现明显的增加，这说明在降温时效过程中存在沉淀相的再次析出。但是，冷却时效后的硬度增幅随着Tp的升高而下降。对于1和3℃/min 2种升温速率，按照电导率标准筛选出的最高温度点Tp所对应的硬度分别为185.1 HV (Tp=215℃)和188.6 HV (Tp=225℃)。图3 1和3℃/min加热速率下7055铝合金升温时效和随后炉冷时效(部分温度点)过程的硬度演变曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]非等温时效对7B50铝合金组织及性能的影响[J]. 李吉臣,冯迪,夏卫生,林高用,张新明,任敏文. 金属学报. 2020(09)
[2]非等温回归再时效对Al-8Zn-2Mg-2Cu合金厚板组织及性能的影响[J]. 冯迪,张新明,陈洪美,金云学,王国迎. 金属学报. 2018(01)
博士论文
[1]AA 7055铝合金的时效析出行为与力学性能[D]. 陈军洲.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]7050铝合金非等温时效过程组织演变研究[D]. 张雪.哈尔滨工业大学 2012
[2]7A85铝合金降温时效工艺的研究[D]. 唐秋菊.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2987278
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