AA7050強韌化熱處理工藝研究.pdf

1、本論文采用布氏硬度、維氏硬度、常溫拉伸、電導率測試以及高分辨電鏡明場像（HRTEM）、選區(qū)衍射斑(SAED)、X射線衍射分析(XRD)、示差掃描熱分析(DSC)、掃描電鏡(SEM)及電子探針能譜分析(EPMA)等分析手段系統研究了AA7050合金在不同熱處理狀態(tài)下的力學性能、顯微組織及演變規(guī)律，優(yōu)化了熱處理工藝，并從理論上進行了分析和討論。獲得如下結論:
　　1.AA7050合金的鑄態(tài)組織主要由α（Al）固溶體和低熔點共晶相T相(

2、Al2Mg3Zn3或Al6CuMg4連續(xù)互溶為T(AlZnMgCu)）和S相(Al2CuMg)組成，晶粒比較粗大、約150μm左右，需進行均勻化處理。
　　2.隨著430℃單級均勻化的進行，合金內部低熔點共晶相T相(Al2Mg3Zn3或Al6CuMg4連續(xù)互溶為T(AlZnMgCu)隨保溫時間的延長不斷回溶，但部分高熔點共晶相S相(Al2CuMg)固溶不夠充分，AA7050較合理的單級均勻化方案為430℃×l8h，均勻化時間的進一

3、步延長對提高均勻化效果巴無明顯作用。
　　3.通過雙級強化均勻化處理與傳統單級均勻化處理工藝對比得出，均勻化溫度的提高能有效改善均勻化程度，但為保證低熔點共晶相過燒現象的發(fā)生，二級高溫均勻化處理必須基于充分的低溫均勻化處理的基礎上進行，以保證低溫共晶相已大部分分解。通過雙級均勻化可以使在單級均勻化條件下未能溶解的高熔點共晶相S相(Al2CuMg)充分回溶，同時避免了低熔點共晶相的過燒，經研究430℃/18h+467℃/12h為較適

4、宜的雙級均勻化制度。
　　4.單級固溶時間因子的研究表明，相同單級固溶溫度條件下隨著固溶時間的延長，合金硬度先上升，此時合金內部主要是第二相固溶度的上升所引起的置換固溶強化效應和間隙固溶強化效應的作用，隨后迅速下降，此時主要由于合金內部晶粒尺寸長大減少晶界和亞晶界數量，位錯強化效應退化效應超過了第二相固溶度上升所產生的強化效應，同時隨著固溶時間的進一步延長，固溶已達到飽和，表現為單純的晶粒長大，因此隨著固溶時間的延長，強度會進一步

5、降低。
　　5.單級固溶的溫度和時間因子的關聯作用研究表明，單級固溶時隨著溫度的上升，合金的固溶度與溶質原子的均勻化程度上升。但過高的固溶溫度會導致過燒，因此初級固溶的溫度必須低于共晶相熔點。合金的晶粒尺寸有一定程度的長大，但是保溫40分鐘以內固溶度的增加與溶質原子的均勻化程度的提升產生的強化效應要大于晶粒長大產生的軟化效應，性能持續(xù)上升。經研究得出，在470℃/40min固溶能滿足盡可能的基體固溶度與溶質原子的均勻化程度，且保證

6、基體不過燒，確定470℃/40min合理的一級固溶工藝。
　　6.雙級強化固溶與單級固溶對比研究表明，合金雙級固溶能有效地減少合金中粗大的過剩相，進一步提高固溶體的過飽和度，使組織更均勻，起到很好的強化效果，更重要的是為后續(xù)時效處理提供具有更高過飽的度的固溶體，從而在不改變合金成分的情況下為獲得更高比例的強化析出相提供基礎。AA7050合金適宜的雙級固溶處理工藝為:470℃/40min+485℃/40min。
　　7.單級時

7、效的溫度和時間因子的關聯作用研究表明，時效溫度越高，硬化速率越快，達到峰值強度時間越短，但峰值強度較低。在145℃以上預時效時抗過時效能力欠佳，在不高于135℃下時效具有較好的抗過時效能力，適合選為預時效溫度。AA7050的時效硬化效應明顯，在135℃下時效時合金的硬度上升速率由快變慢并在12小時達到該溫度下的亞峰值狀態(tài)，硬度為176HB2.5/62.5。
　　8.AA7050在亞峰值時效的基礎上進行高溫回歸時效能有效改善強化相的

8、分布，從而提高合金的綜合性能。AA7050在135℃下預時效12小時后，晶內組織以GP區(qū)為主而晶界平衡相細小連續(xù)分布，無晶界無析出帶，合金強度處于亞峰值狀態(tài)。亞峰值預時效基礎上進行170℃高溫時效處理時，強度先上升后下降，高溫時效時間2小時后，綜合力學性能最佳，晶內主要強化相為GP區(qū)和η’相，晶界為不連續(xù)的η相，伴隨10-20nm的晶界無析出帶。雙級時效的高溫時效時間的進一步延長，會導致晶內η’相大量向η相轉化，表現為強度的迅速下降。A

9、A7050優(yōu)化后的雙級時效工藝為135℃/12h+170℃/2h。
　　9.AA7050在高溫回歸時效后的低溫再時效過程存在GP區(qū)的再析出，表現為衍射斑中GP區(qū)對應斑點的出現和熱分析曲線降溫過程中顯現為與升溫過程放熱峰溫度范圍對應的放熱波包。經過RRA再時效處理過的AA7050較未經過再時效處理的合金力學性能均有所提升。經過135℃/12h+170℃/2h+135℃/12h時效制度處理的AA7050力學性能最佳，屈服強度為629M