高強(qiáng)可焊7A52鋁合金板材熱處理及其相關(guān)基礎(chǔ)研究.pdf

1、論文以7A52鋁合金制備過(guò)程中的熱處理工藝優(yōu)化和焊接接頭組織性能演變方面的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題為研究對(duì)象，采用近代物理研究方法著重研究了均勻化處理對(duì)7A52合金鑄錠組織和性能的影響、固溶-時(shí)效處理方式和工藝對(duì)7A52合金板材組織與性能的影響，在此基礎(chǔ)上還研究了7A52合金板材焊接及焊接接頭組織與性能。主要結(jié)論如下： 1.7A52合金半連續(xù)鑄錠中存在比較嚴(yán)重的枝晶偏析，需要進(jìn)行均勻化處理。鑄錠均勻化過(guò)程中，400℃以下主要是亞穩(wěn)過(guò)飽和鋁基

2、固溶體分解析出η相，400℃以上枝晶偏析逐漸消除、分解析出的η相重新溶入固溶體。與此同時(shí)，固溶體分解析出Al6Mn初晶相。 2.鑄錠均勻化過(guò)程中，合金硬度和電導(dǎo)率隨均勻化溫度和時(shí)間的增加出現(xiàn)規(guī)律性的變化，這種變化主要由過(guò)飽和鋁基固溶體分解析出η相和分解析出的η相重新溶入固溶體來(lái)控制。發(fā)現(xiàn)固溶體基體點(diǎn)陣常數(shù)與基體固溶度、宏觀鑄造應(yīng)力和微觀應(yīng)力密切相關(guān)，可以通過(guò)點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)量來(lái)監(jiān)控鑄錠均勻化過(guò)程。 3.7A52合金半連續(xù)鑄錠合

3、宜的均勻化處理工藝為470℃保溫24h。在此條件下，枝晶偏析消除、分解析出的η相重新溶入固溶體、Al6Mn初晶相充分析出、固溶體基體點(diǎn)陣常數(shù)趨于穩(wěn)定、宏觀鑄造應(yīng)力和微觀應(yīng)力也基本消除。 4.雙級(jí)強(qiáng)化固溶能使7A52合金的固溶溫度超過(guò)多相共晶點(diǎn)溫度、更有效地減小和消除粗大的過(guò)剩相和增加淬火后固溶體的過(guò)飽和度。7A52合金板材合宜的雙級(jí)固溶工藝為460℃/2h+480℃/1h。 5.7A52鋁合金有很強(qiáng)的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)，合金板

4、材經(jīng)460℃/2h+480℃/1h強(qiáng)化固溶之后的120℃/24h峰值時(shí)效，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和電導(dǎo)率分別達(dá)到495MPa、438MPa、11.3％和29.16％IACS。但是，抗應(yīng)力腐蝕性能差，主要原因是η相在晶界連續(xù)分布，晶界成為腐蝕通道，在外應(yīng)力的作用下，裂紋容易在晶界處萌生和擴(kuò)展。 6.強(qiáng)化固溶-105℃/8h+130℃/14h雙級(jí)時(shí)效是7A52鋁合金最佳熱處理工藝。在此條件下，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸

5、率、布氏硬度和電導(dǎo)率分別為500MPa、444MPa、11.1％、157和31.9％IACS。 7.影響7A52鋁合金腐蝕性能的主要因素為G.P.區(qū)、η'、η和無(wú)沉淀析出帶（PFZ）。G.P.區(qū)、η'、η電極電位比較低，容易與鋁基體和PFZ構(gòu)成微電池成為陽(yáng)極而溶解。晶界析出相尺寸越大分布越不連續(xù)，合金的抗蝕性能越好，反之晶界析出相尺寸越小且呈鏈狀分布，則合金的抗蝕性能越差。雙級(jí)時(shí)效處理后，合金的抗蝕性能顯著改善。 8.采

6、用Sc、Zr和Ti復(fù)合微合金化的Al-Mg-Sc-Zr焊絲對(duì)固溶-時(shí)效態(tài)的7A52合金板材進(jìn)行焊接，在氬弧焊條件下，焊接接頭σb=358MPa，σ0.2=238MPa，δ5=6.6％，焊接系數(shù)為0.72，達(dá)到了7A52鋁合金板材焊接設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 9.7A52鋁合金板材焊接接頭上存在焊縫區(qū)、半熔化區(qū)、熱影響區(qū)和基材區(qū)，其中熱影響區(qū)又分為淬火區(qū)和軟化區(qū)。焊縫的強(qiáng)度主要來(lái)源于Sc、Zr和Ti產(chǎn)生的晶粒細(xì)化強(qiáng)化以及焊縫凝固過(guò)程中形成的A