添加Sn、Ag对AL-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

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本文通过维氏硬度实验、拉伸力学性能测试、断裂韧性实验和腐蚀实验,利用扫描电镜、投射电镜、金相显微镜及差热分析等实验分析方法,分别研究了添加Sn和复合添加Sn和Ag对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响,并探讨了微合金元素Sn和Ag的作用机理和存在形式,得出了以下的实验结论:  (1)添加Sn以及复合添加Sn和Ag的Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织得到一定的细化,并可形成能在后续热处理过程中稳定存在的Mg2Sn相。  (2) Sn的添加加快了合金120℃时效时的响应速度,推迟了合金到达峰时效的时间(分别为34h,44h),降低了过时效阶段合金的软化速度。同时,峰时效下的抗拉强度和屈服强度分别为515MPa、468MPa,相对于Al-Zn-Mg-Cu合金(504MPa,441MPa)有所提高。  (3)添加Sn能够减小合金的腐蚀深度,减小腐蚀电流密度,改善剥落腐蚀形貌,从而提高Al-Zn-Mg-Cu合金的耐腐蚀性能。  (4)120℃单级时效时,Al-Zn-Mg-Cu-Sn-Ag合金与Al-Zn-Mg-Cu合金相比,时效响应速度更快,到达峰时效的时间更短(分别为34h,24h),过时效阶段的硬度下降速率更低。同时能够得到更加细小弥散的晶内时效组织,使得合金的强度增加,其中抗拉强度和屈服强度分别为529MPa,493MPa。  (5)因Mg2Sn相的形成减少了晶界上Mg的含量,降低了合金晶界处的氢脆敏感性,以及不连续粗大的晶界析出相都有利于Al-Zn-Mg-Cu-Sn-Ag合金的耐腐蚀性能的提高。但合金中形成的较宽的晶界无沉淀析出带以及Ag与Mg原子的较强相互作用造成的晶界处含H量升高使得其耐腐蚀性能降低,导致其腐蚀性能不如Al-Zn-Mg-Cu-Sn合金。  (6)添加Sn和复合添加Sn和Ag的Al-Zn-Mg-Cu合金的断裂韧性与Al-Zn-Mg-Cu合金没有明显的下降趋势,保持相当的水平。
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