合金成分及熱處理工藝對高強(qiáng)鋁合金組織及性能的影響.pdf

1、為了倡導(dǎo)節(jié)能減排、低碳環(huán)保，契合我國汽車輕量化、大飛機(jī)及高鐵“走出去”戰(zhàn)略的進(jìn)程，研究高強(qiáng)鋁合金輕質(zhì)材料已成為當(dāng)今的熱點并取得了卓越的成績。然而，高強(qiáng)高韌、抗疲勞和耐腐蝕性能均較優(yōu)且成本較低的鋁合金材料依然是我們追求的目標(biāo)。本文采用室溫拉伸、維氏硬度、剝落腐蝕及電導(dǎo)率測試方法，金相(OM)、差熱分析(DSC)、X射線衍射(XRD)、能譜分析(EDS)、電子顯微鏡(SEM、TEM)等分析手段，通過調(diào)整優(yōu)化合金主元素成分、微量元素成分、軋制

2、工藝、均勻化處理工藝和固溶處理工藝，探討了這些因素對Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)鋁合金的微觀組織、力學(xué)性能、斷裂機(jī)制、電學(xué)性能以及剝落腐蝕性能的影響規(guī)律。得出了以下結(jié)論:
　　(1)在實驗范圍內(nèi)，合金中Zn、Mg含量的提高可以起到細(xì)化晶粒，增加析出相的作用。但過高的含量會使晶粒粗化、析出相粗大且聚集。當(dāng)合金中Zn、Mg含量分別為8.1％和2.8％時力學(xué)性能較優(yōu)，此時T6態(tài)合金的強(qiáng)度、延伸率和硬度分別為σb=715 MPa、σs=6

3、58MPa、δ=13.3％和227HV。隨著Zn、Mg含量的增加，Al-Zn-Mg-Cu-0.25Ce鋁合金的電導(dǎo)率呈下降趨勢，表明了增加Zn、Mg含量使合金的抗應(yīng)力腐蝕性能降低。此外，合金的抗剝落腐蝕性能也隨著Zn、Mg含量的增加而逐漸減弱。
　　(2)單獨添加微量的Ce或Zr和復(fù)合添加微量的Ce與Zr均能夠明顯細(xì)化合金鑄態(tài)組織，復(fù)合添加時能夠獲得具有細(xì)小等軸形貌的鑄態(tài)晶粒組織和相對最優(yōu)的力學(xué)性能，相對最優(yōu)合金T6態(tài)抗拉強(qiáng)度、屈

4、服強(qiáng)度、延伸率以及硬度分別為722MPa、662MPa、13.3％及228HV。
　　(3)常規(guī)熔煉鑄造的Al-8.1Zn-2.8Mg-2.0Cu-0.25Ce合金鑄態(tài)組織存在枝晶偏析，非平衡共晶相沿晶界呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，低熔點共晶相初始溶解溫度為467.3℃;合金經(jīng)455℃×16h+465℃×4h+475℃×4h三級均勻化處理后，成分均勻，殘留共晶很少且T6態(tài)的抗拉強(qiáng)度、延伸率以及電導(dǎo)率均達(dá)到相對最優(yōu)。
　　(4)經(jīng)過450

5、℃×90min+465℃×40min+475℃×20min三級強(qiáng)化固溶處理的合金中粗大第二相和共晶相溶解更充分，經(jīng)峰值時效處理后合金基體中析出更多細(xì)小彌散的強(qiáng)化相，強(qiáng)化效果將更好;三級強(qiáng)化固溶處理的合金固溶態(tài)和T6態(tài)的抗拉強(qiáng)度、延伸率相對最優(yōu)，分別為592MPa/715MPa和22.9％/13.3％;合金T6態(tài)電導(dǎo)率為34.5％IACS，抗剝落腐蝕等級為EA+級。
　　(5)經(jīng)過優(yōu)化的三級均勻化處理、三級強(qiáng)化固溶處理以及總變形量為

6、80％的4道次熱軋加上總變形量為50％的5道次冷軋軋制工藝的Al-8.1Zn-2.8Mg-2.0Cu-0.25Ce-0.25Zr合金軋制退火態(tài)和T6態(tài)組織和力學(xué)性能相對最優(yōu)。其軋制退火態(tài)和T6態(tài)抗拉強(qiáng)度、延伸率以及硬度值分別為:315MPa/748MPa、10.2％/14.2％、102HV/245HV，與國內(nèi)開發(fā)的其它7XXX系鋁合金相比，該合金顯示出超高的強(qiáng)度和良好的延伸率。4種軋制工藝處理的鋁合金的電導(dǎo)率大小為＃2＞＃4=＃1＞＃3