合金成分及熱處理工藝對高強鋁合金組織及性能的影響.pdf

1、為了倡導節(jié)能減排、低碳環(huán)保，契合我國汽車輕量化、大飛機及高鐵“走出去”戰(zhàn)略的進程，研究高強鋁合金輕質材料已成為當今的熱點并取得了卓越的成績。然而，高強高韌、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。本文采用室溫拉伸、維氏硬度、剝落腐蝕及電導率測試方法，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系高強鋁合金的微觀組織、力學性能、斷裂機制、電學性能以及剝落腐蝕性能的影響規(guī)律。得出了以下結論:
　　(1)在實驗范圍內，合金中Zn、Mg含量的提高可以起到細化晶粒，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。當合金中Zn、Mg含量分別為8.1％和2.8％時力學性能較優(yōu)，此時T6態(tài)合金的強度、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鋁合金的電導率呈下降趨勢，表明了增加Zn、Mg含量使合金的抗應力腐蝕性能降低。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和復合添加微量的Ce與Zr均能夠明顯細化合金鑄態(tài)組織，復合添加時能夠獲得具有細小等軸形貌的鑄態(tài)晶粒組織和相對最優(yōu)的力學性能，相對最優(yōu)合金T6態(tài)抗拉強度、屈

4、服強度、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)網狀分布，低熔點共晶相初始溶解溫度為467.3℃;合金經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)的抗拉強度、延伸率以及電導率均達到相對最優(yōu)。
　　(4)經過450

5、℃×90min+465℃×40min+475℃×20min三級強化固溶處理的合金中粗大第二相和共晶相溶解更充分，經峰值時效處理后合金基體中析出更多細小彌散的強化相，強化效果將更好;三級強化固溶處理的合金固溶態(tài)和T6態(tài)的抗拉強度、延伸率相對最優(yōu)，分別為592MPa/715MPa和22.9％/13.3％;合金T6態(tài)電導率為34.5％IACS，抗剝落腐蝕等級為EA+級。
　　(5)經過優(yōu)化的三級均勻化處理、三級強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)組織和力學性能相對最優(yōu)。其軋制退火態(tài)和T6態(tài)抗拉強度、延伸率以及硬度值分別為:315MPa/748MPa、10.2％/14.2％、102HV/245HV，與國內開發(fā)的其它7XXX系鋁合金相比，該合金顯示出超高的強度和良好的延伸率。4種軋制工藝處理的鋁合金的電導率大小為＃2＞＃4=＃1＞＃3