高强可焊7A52铝合金板材热处理及其相关基础研究

发布时间：2020-04-07 09:05

【摘要】： 论文以7A52铝合金制备过程中的热处理工艺优化和焊接接头组织性能演变方面的基础科学问题为研究对象,采用近代物理研究方法着重研究了均匀化处理对7A52合金铸锭组织和性能的影响、固溶—时效处理方式和工艺对7A52合金板材组织与性能的影响,在此基础上还研究了7A52合金板材焊接及焊接接头组织与性能。主要结论如下: 1.7A52合金半连续铸锭中存在比较严重的枝晶偏析,需要进行均匀化处理。铸锭均匀化过程中,400℃以下主要是亚稳过饱和铝基固溶体分解析出η相,400℃以上枝晶偏析逐渐消除、分解析出的η相重新溶入固溶体。与此同时,固溶体分解析出Al_6Mn初晶相。 2.铸锭均匀化过程中,合金硬度和电导率随均匀化温度和时间的增加出现规律性的变化,这种变化主要由过饱和铝基固溶体分解析出η相和分解析出的η相重新溶入固溶体来控制。发现固溶体基体点阵常数与基体固溶度、宏观铸造应力和微观应力密切相关,可以通过点阵常数测量来监控铸锭均匀化过程。 3.7A52合金半连续铸锭合宜的均匀化处理工艺为470℃保温24h。在此条件下,枝晶偏析消除、分解析出的η相重新溶入固溶体、Al_6Mn初晶相充分析出、固溶体基体点阵常数趋于稳定、宏观铸造应力和微观应力也基本消除。 4.双级强化固溶能使7A52合金的固溶温度超过多相共晶点温度、更有效地减小和消除粗大的过剩相和增加淬火后固溶体的过饱和度。7A52合金板材合宜的双级固溶工艺为460℃/2h+480℃/1h。 5.7A52铝合金有很强的时效强化效应,合金板材经460℃/2h+480℃/1h强化固溶之后的120℃/24h峰值时效,合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和电导率分别达到495MPa、438MPa、11.3%和29.16%IACS。但是,抗应力腐蚀性能差,主要原因是η相在晶界连续分布,晶界成为腐蚀通道,在外应力的作用下,裂纹容易在晶界处萌生和扩展。 6.强化固溶-105℃/8h+130℃/14h双级时效是7A52铝合金最佳热处理工艺。在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率、布氏硬度和电导率分别为500MPa、444MPa、11.1%、157和31.9%IACS。 7.影响7A52铝合金腐蚀性能的主要因素为G.P.区、η′、η和无沉淀析出带(PFZ)。G.P.区、η′、η电极电位比较低,容易与铝基体和PFZ构成微电池成为阳极而溶解。晶界析出相尺寸越大分布越不连续,合金的抗蚀性能越好,反之晶界析出相尺寸越小且呈链状分布,则合金的抗蚀性能越差。双级时效处理后,合金的抗蚀性能显著改善。 8.采用Sc、Zr和Ti复合微合金化的Al-Mg-Sc-Zr焊丝对固溶-时效态的7A52合金板材进行焊接,在氩弧焊条件下,焊接接头σ_b=358MPa,σ_(0.2)=238MPa,δ_5=6.6%,焊接系数为0.72,达到了7A52铝合金板材焊接设计的目标。 9.7A52铝合金板材焊接接头上存在焊缝区、半熔化区、热影响区和基材区,其中热影响区又分为淬火区和软化区。焊缝的强度主要来源于Sc、Zr和Ti产生的晶粒细化强化以及焊缝凝固过程中形成的Al_3Sc、Al_3Zr和TiAl_3等初晶相的弥散强化。软化区是由于焊接加热时沉淀强化相粗化的结果。
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3.2均匀化工艺对铸态7A52合金性能的影响3.2.1不同均匀化处理条件下铸锭硬度的变化规律均匀化温度和时间对铸锭硬度(HB)的影响如图3一3所示。~.—.8580/甘只0O甘O甘~会——.——O，~一~~~~盛一口——口一今-~今一—一OJ‘_一J‘~J‘今一令\怕、.U—O—U一、一O—一O-—O——.令—.—卜—.300℃一。一400℃450℃心一460℃ 470℃巨一480℃\\\。尸 00OL77八D山工、55山PU﨎工门6055.一—._一.一一-.04 812162024TimG/h 2832图3一3不同均匀化处理态的合金硬度图3一3中，时间为0的点表示未经均匀化处理的铸态合金，其硬度(HB)为75。经不同温度均匀化处理后的合金，，其硬度随温度变化呈现两种趋势:当温度低于400℃时，硬度值比铸态硬度更低。而且温度越低，硬度值越小。对应于具体的一个温度，合金硬度先随保温时间快速下降之后基本上稳定在一个水36

均匀化处理对铸锭金相组织的影响
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG146.21

【引证文献】

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1 赵凯;尹志民;段佳琦;邓英;何振波;;固溶-时效对01975Al-Zn-Mg-Sc合金板材组织性能的影响[J];轻合金加工技术;2011年11期

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本文编号：2617715