熱處理工藝對7075鋁合金組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、7075鋁合金屬于時效強(qiáng)化型合金,具有密度小、比強(qiáng)度高、韌性好、易于成型和加工以及成本較低等一系列優(yōu)點,廣泛用于航天、航空、交通運輸領(lǐng)域及其他要求輕量化、高強(qiáng)度和良好的耐蝕性等高應(yīng)力結(jié)構(gòu)部件。本文采用金相組織觀察、掃描電鏡及能譜分析等方法和室溫拉伸、顯微硬度等力學(xué)性能測試手段,研究了固溶處理、單級時效和雙級時效對7075合金組織和力學(xué)性能的影響,探討了其強(qiáng)化機(jī)理,并優(yōu)化了熱處理工藝方案。結(jié)果表明：
　　 ⑴隨著固溶溫度的升高和固

2、溶時間的延長,合金的固溶度提高,組織中粗大的第二相數(shù)量逐漸減少,尺寸也有所減小,這些粗大第二相為富含Cu、Fe的ALZnMgCuFe相和富含Si、O的Si-O相;合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和顯微硬度均呈先升高后降低的趨勢。固溶溫度太低或時間太短,固溶不充分,不能充分發(fā)揮下一步的時效強(qiáng)化作用;固溶溫度太高或時間太長,晶粒有長大傾向,合金性能下降。適宜的固溶處理工藝為(470±5)℃×60min。
　　 ⑵7075鋁合金具有很

3、強(qiáng)的時效析出強(qiáng)化效果,其時效析出相為GP區(qū)、η’相(MgZn2)和11相(MgZn2),主要強(qiáng)化相為GP區(qū)和η’相。隨著單級時效溫度的升高和時效時間的延長,GP區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣恰?溫度高于120℃或時間長于24h時,部分η’相逐漸長大粗化形成η’相;合金的強(qiáng)度、顯微硬度先升高到峰值然后降低,伸長率逐漸降低,時效后期略有升高。合金的峰值時效制度為120℃×24h,在此工藝下,合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和顯微硬度分別為655MPa、5

4、76MPa、12.0％和205.6HV。
　　 ⑶通過正交試驗得出,在雙級時效工藝中,第二級時效溫度是影響強(qiáng)度、硬度最大的因素,第一級時效溫度是影響伸長率最大的因素。第二級時效溫度高達(dá)180℃時,時效析出相發(fā)生了嚴(yán)重的聚集、粗化和長大現(xiàn)象,并且出現(xiàn)了較多的不連續(xù)分布的晶界析出相和較寬的晶界無析出帶,嚴(yán)重降低了合金的強(qiáng)度和硬度,但仍保持較高的伸長率。合金經(jīng)雙級時效后,主要起強(qiáng)化作用的是η'相和η相。其最優(yōu)的雙級時效工藝為110℃×

5、5h+150℃×14h,在此工藝下,合金的抗拉強(qiáng)度、伸長率和顯微硬度分別達(dá)到625MPa、10.8%和201.3HV。與峰值時效相比,力學(xué)性能有所下降。
　　 ⑷單級峰值時效和雙級時效后合金的斷裂方式均為穿晶斷裂和沿晶斷裂的混合型斷裂,且雙級時效后的沿晶斷裂趨勢增加。韌窩底部的粗大第二相主要是含雜質(zhì)元素Fe、Si的AlCuFeSi相和AlMgSi相,這些粗大的第二相形狀不規(guī)則且占據(jù)大量的體積,分布在晶界和晶內(nèi),造成局部塑性變形能