工业条件下7E49铝合金固溶时效工艺的研究

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Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是典型的可通过热处理强化的合金,因此研究工业条件下热处理制度对提高合金的综合性能具有十分重要的意义。实验材料为7E49铝合金挤压管,成分为Al-7.2Zn-2.1Mg-0.6Cu-0.1Er-0.11Zr。固溶实验为(400~500)℃/2h和475℃/(0~4)h,单级时效实验为(105~170)℃/(0~48)h,双级时效实验为120℃/4h+(150~170)℃/(0~48)h。升温过程均模拟工业条件下慢速升温。采用硬度、电导率、剥落腐蚀性能评级以及室温拉伸等实验方法及扫描电镜、透射电镜等检测手段,研究合金在不同的时效状态下的力学性能、腐蚀性能、显微组织及其变化规律,优化工业条件下固溶时效工艺。  实验结果表明,优化的固溶制度为475℃/2h,在此工艺下,合金的电导率较低,说明固溶效果良好。合金中未溶粗大相的面积分数较少,为0.48%。粗大相中的灰色相基本消失,白色相为难溶的AlCuEr相。微观组织中存在L12结构的Al3(Er,Zr)粒子,尺寸为10~20nm,此粒子钉扎亚晶界,阻碍再结晶,钉扎位错,提高合金的强度,发挥微合金化作用。  工业条件下优化的单级时效工艺为120℃/22h,此工艺下合金强度最高。硬度值为209.8HV,抗拉强度为667MPa,屈服强度为633MPa,延伸率为11.0%,剥落腐蚀评级为EC级。晶内析出相为GP(Ⅱ)区,η(η)相,以及Al3(Er,Zr)粒子。此时合金的高硬度和高强度都是由于大量η(η)相的强化作用,尺寸为3~5nm。晶界主要为连续分布,局部出现断续分布。晶界附近出现很窄的无沉淀析出带。  工业条件下优化的双级时效工艺为120℃/4h+150℃/24h。此工艺下具有较高强度的同时,兼顾良好的剥落腐蚀性能。此时合金的抗拉强度为596MPa,屈服强度为571MPa,延伸率为9.5%。剥落腐蚀评级为PC级。晶内主要强化相为η(η)相,尺寸为5~8nm,晶界析出相完全断续分布,尺寸为50nm,析出相之间的尺寸为100~150nm。
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