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7xxx系铝合金厚板组织与断裂韧性相关性研究

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7xxx系铝合金厚板组织与断裂韧性相关性研究

作者：宋扬北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

本文以7085和7055合金为研究对象,采用TEM(透射电镜)、OM(金相显微镜)、SEM(扫描电镜)和EBSD(电子背散射衍射)系统研究了合金在典型时效及固溶工艺处理过程中析出相及晶粒组织的演变规律;以撕裂实验测试UPE值(单位面积裂纹扩展能)为主... 详细信息

本文以7085和7055合金为研究对象,采用TEM(透射电镜)、OM(金相显微镜)、SEM(扫描电镜)和EBSD(电子背散射衍射)系统研究了合金在典型时效及固溶工艺处理过程中析出相及晶粒组织的演变规律;以撕裂实验测试UPE值(单位面积裂纹扩展能)为主、紧凑拉伸试样测试KIC值为辅,研究了合金经典型时效及固溶工艺处理后的断裂韧性变化规律;结合断口形貌特征SEM分析,探讨了时效析出相和晶粒组织特征与合金断裂韧性的相关性。主要研究内容及结果如下:撕裂实验测定UPE值与紧凑拉伸试样测定的KIC值在评价时效态7085和7055合金断裂韧性的结果趋势一致,可用于定性表征7xxx系铝合金断裂韧性的高低。合金经不同制度的时效处理后,L-T向和T-L向撕裂实验样品的UPE值变化趋势相同。研究了7085合金厚板经单级时效与双级时效后微观组织与断裂韧性的相关性。结果表明,合金在140℃单级时效过程中,晶内主要的析出相为GP区和η′相。随着时效时间的延长,晶内析出相长大缓慢,晶界缓慢粗化,无沉淀析出带(PFZ)逐渐加宽,合金沿晶断裂比例增加,在达到足够长的时间后有所下降,断裂韧性随时间变化呈先降低后升高趋势。合金经118℃/6h第一级预时效处理后,基体上析出细小的GP区和η′相,晶界析出相连续;随152℃第二级时效时间的延长,晶内析出相不断长大,η相数量呈增加趋势,晶界析出相逐渐断开,PFZ不断加宽,合金沿晶断裂比例先增加后减少,断裂韧性随时间变化呈先降低后升高趋势。研究了7055合金厚板经三级时效后微观组织与断裂韧性的相关性。随着175℃第二级回归时间的延长,晶界析出相不断粗化,从连续到断开,PFZ宽度不断增加,合金的断裂方式由沿晶断裂向穿晶断裂转变,裂纹传播方向逐渐不平行于轧向,韧窝数量增加,断裂韧性逐渐升高。研究了7085合金经固溶处理后晶粒组织与断裂韧性的相关性。在本实验范围内,固溶温度和固溶时间引起的晶粒组织结构变化未对合金断裂韧性产生显著影响。

关键词： 7xxx系铝合金热处理显微组织断裂韧性

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高强韧低淬火敏感性7xxx系铝合金的发展

中国材料进展 2014年第2期33卷 114-119页

作者：熊柏青李锡武张永安李志辉王锋刘红伟北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088

高强韧低淬火敏感性7xxx系铝合金,是满足航空工业当前及未来发展对厚截面整体式结构件制造紧迫需求的必然选择,是当前世界各国在航空铝合金材料研发方面的热点和重点。近年来,美欧等发达国家开创了以7085合金为代表的新一代高强韧低淬... 详细信息

高强韧低淬火敏感性7xxx系铝合金,是满足航空工业当前及未来发展对厚截面整体式结构件制造紧迫需求的必然选择,是当前世界各国在航空铝合金材料研发方面的热点和重点。近年来,美欧等发达国家开创了以7085合金为代表的新一代高强韧低淬火敏感性7xxx铝合金材料体系;我国也成功开发出了一种具有完全自主知识产权、综合性能优异的高强韧低淬火敏感性铝合金材料。详细介绍了国内外高强韧低淬火敏感性7xxx系铝合金的特征、发展历史和现状,并总结了其未来发展方向。在厚截面铝合金材料的设计和生产过程中,通过成分优化设计和组织控制以最大可能地降低合金的淬火敏感性,是发展新一代高强韧低淬火敏感性铝合金材料的必由之路。

关键词： 7xxx系铝合金高强高韧低淬火敏感性

Sc和Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金组织演变和力学性能的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2024年第2期29卷 101-108页

作者：张晓强王峰何骏阳顾及杜勇宋旼中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

本文采用传统铸造和热加工工艺制备复合添加Sc、Zr的高Zn含量7xxx系铝合金,通过室温拉伸实验、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等,研究Sc、Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:设计制... 详细信息

本文采用传统铸造和热加工工艺制备复合添加Sc、Zr的高Zn含量7xxx系铝合金,通过室温拉伸实验、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等,研究Sc、Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:设计制备的新型高Zn含量(w(Zn)=10.9%)铝合金的抗拉强度为769 MPa,伸长率为4.7%。合金中高含量的Zn有利于形成高密度的纳米η'相,实现优异的沉淀强化效果。Sc和Zr复合添加形成的初生Al3(Sc,Zr)相有助于细化凝固组织,而时效过程中析出的次生Al3(Sc,Zr)相则可以有效抑制再结晶和阻碍位错运动,二者结合实现了良好的晶界强化作用。

关键词：高Zn含量 7xxx系铝合金传统铸造析出力学性能

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7xxx系铝合金凝固过程中收缩行为的测定

有色金属加工 2016年第4期45卷 18-23页

作者：薛冠霞长海博文赵州星刘金炎苏州有色金属研究院有限公司江苏苏州215026

应用自主设计的测量装置对7xxx系铝合金凝固过程中的收缩行为进行了系统的测量。主要研究了3种7xxx系铝合金的收缩行为和微观组织对热裂敏感性的影响。研究发现,在凝固过程中,3种7xxx系铝合金表现出了非常不同的收缩行为。7050和7075铝... 详细信息

应用自主设计的测量装置对7xxx系铝合金凝固过程中的收缩行为进行了系统的测量。主要研究了3种7xxx系铝合金的收缩行为和微观组织对热裂敏感性的影响。研究发现,在凝固过程中,3种7xxx系铝合金表现出了非常不同的收缩行为。7050和7075铝合金的热膨胀系数曲线从收缩起始点(固相率fs分别为0.69和0.73)开始陡然增加至峰值,之后随着温度的降低减小至一个常数值;7022铝合金的热膨胀系数曲线与以上两种不同,从收缩起始点(固相率为0.8)开始先出现一个波动上升,其后随着温度降低数值单调递增。微观组织显示,收缩过程的起始点是枝晶搭接的开始点。凝固过程中,7050合金的热膨胀系数大于7022合金,可以认为凝固过程的收缩行为能作为热裂敏感性的一种判断准则。

关键词：收缩行为 7xxx系铝合金凝固热裂敏感性

合金元素对7xxx系铝合金力学性能和晶间腐蚀性能的影响

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有色金属工程 2021年第12期11卷 22-28页

作者：贵星卉钟鼓李虎田高崇卢长德中铝材料应用研究院有限公司苏州分公司轻合金材料所江苏苏州215026 中铝材料应用研究院有限公司轻合金材料所北京102209

采用正交试验法研究了Mg、Cu、Zn三种元素对7xxx系合金双级时效后力学性能和晶间腐蚀性能的影响趋势,结果表明:Mg元素的含量对合金强度的影响最大,Zn元素次之,Cu元素的影响最小;Zn元素的含量对合金伸长率和晶间腐蚀深度的影响最大,Cu元... 详细信息

采用正交试验法研究了Mg、Cu、Zn三种元素对7xxx系合金双级时效后力学性能和晶间腐蚀性能的影响趋势,结果表明:Mg元素的含量对合金强度的影响最大,Zn元素次之,Cu元素的影响最小;Zn元素的含量对合金伸长率和晶间腐蚀深度的影响最大,Cu元素含量的影响次之,Mg元素的影响最小。为获得最优综合力学性能和晶间腐蚀性能,优化后的合金成分为:Mg 1.9%,Cu 0.2%,Zn 6.2%,此合金的屈服强度达到411 MPa,抗拉强度达到437 MPa,伸长率达到15.0%,晶间腐蚀等级达到2级。

关键词：正交试验 7xxx系铝合金成分晶间腐蚀

高强度7xxx系铝合金热处理调控残余应力研究进展

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机械工程材料 2024年第8期48卷 55-60页

作者：舒文祥邓肖峰李思振贾红波宋文晶闻强苗崔庆新姜建堂北京卫星制造厂有限公司北京100094 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150006

随着航天装备的不断大型化和轻量化,7xxx系铝合金构件普遍呈尺寸规格大、形状复杂、薄壁弱刚性等结构特点,在加工和使用中易产生强烈的残余应力效应;残余应力的产生会影响加工质量,甚至导致失效。因此,如何有效调控制造过程中的残余应... 详细信息

随着航天装备的不断大型化和轻量化,7xxx系铝合金构件普遍呈尺寸规格大、形状复杂、薄壁弱刚性等结构特点,在加工和使用中易产生强烈的残余应力效应;残余应力的产生会影响加工质量,甚至导致失效。因此,如何有效调控制造过程中的残余应力成为亟待解决的关键难题。总结了航天领域高强度7xxx系铝合金构件残余应力热处理控制技术的研究现状,详细介绍了淬火、冷热循环处理、深冷处理、时效去应力对残余应力的调控效果及作用机制,提出了目前航天高强度7xxx系铝合金残余应力热处理调控的主要问题及发展方向。

关键词： 7xxx系铝合金热处理残余应力调控

Er对7xxx系铝合金冲击变形及失效行为的影响

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兵器材料科学与工程 2020年第1期43卷 125-130页

作者：刘炼煌刘龙飞曹富华杨涛殷鹏志湖南科技大学材料科学与工程学院

利用分离式霍普金森压杆(SPHB)试验系统,结合材料XRD物相分析和显微结构观察技术,对比研究微量添加Er对7xxx系铝合金显微组织和冲击变形及失效行为的影响。结果表明:微量添加Er阻碍了7xxx系合金中Al2ZnZr相的形成,形成单相固溶体,同时... 详细信息

利用分离式霍普金森压杆(SPHB)试验系统,结合材料XRD物相分析和显微结构观察技术,对比研究微量添加Er对7xxx系铝合金显微组织和冲击变形及失效行为的影响。结果表明:微量添加Er阻碍了7xxx系合金中Al2ZnZr相的形成,形成单相固溶体,同时能细化晶粒,提高合金的强度和塑性,改变合金中剪切带斑图形貌;断裂模式由脆性断裂向韧性断裂转变。

关键词： 7xxx系铝合金冲击变形断裂剪切带

7xxx系铝合金大规格铸锭显微缺陷的检测与分析

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有色金属加工 2019年第3期48卷 15-19页

作者：张文静郭世杰蒋会学任伟才中铝材料应用研究院有限公司苏州分公司江苏苏州215026 中铝材料应用研究院有限公司北京102209 东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨150060

文章采用PoDFA法及YXLON微焦点X射线计算断层扫描系统对7xxx系大规格铸锭内部的显微缺陷(夹杂物、疏松等)实现了定性分析和定量统计,为生产工艺的改进和优化提供了理论依据,促进生产企业实现对铸锭冶金质量的稳定和有效控制。

关键词： 7xxx系铝合金显微缺陷疏松夹杂物,定量分析

双级时效对7xxx系铝合金力学性能及晶间腐蚀性能的影响

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锻压技术 2015年第10期40卷 122-125页

作者：林洪刘利重庆工业职业技术学院机械学院重庆401120

采用常温拉伸、电导率、硬度、金相显微镜、扫描电镜及晶间腐蚀实验,研究了二级时效时间对7xxx系铝合金力学性能和微观性能的影响。结果表明,7xxx系铝合金经双级固溶、二级时效处理后,屈服强度、硬度及电导率随时效时间的增加而增大,抗... 详细信息

采用常温拉伸、电导率、硬度、金相显微镜、扫描电镜及晶间腐蚀实验,研究了二级时效时间对7xxx系铝合金力学性能和微观性能的影响。结果表明,7xxx系铝合金经双级固溶、二级时效处理后,屈服强度、硬度及电导率随时效时间的增加而增大,抗拉强度变化不明显,断裂伸长率随时效时间的延长不断下降;二级时效165℃、16 h后屈服强度、硬度、电导率、抗拉强度、断裂伸长率分别为661 MPa、70 HRB、34.68%IACS、684 MPa和13.67%;金相照片显示合金内部存在未溶第二相及杂质相,经EDS能谱分析显示为Al7Cu2Fe相和含Si杂质相;二级时效165℃、16 h后,晶间腐蚀深度达到最小值23.34μm,耐晶间腐蚀等级由3级提高至2级。

关键词： 7xxx系铝合金时效时间力学性能晶间腐蚀