800 MPa级超高强度铝合金的时效析出行为

doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000241

摘要
图/表
参考文献
相关文章
Metrics

全文: PDF(8435 KB)

HTML ( 3 )
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要

采用硬度、电导率、室温拉伸测试方法，研究110~140℃范围内时效不同时间后新型铝合金性能的变化。利用透射显微镜（TEM）观察合金的组织形貌特征。结果表明：该新型铝合金最佳的时效工艺为110℃保温24 h，此条件下合金的抗拉强度，屈服强度和伸长率分别为808，785 MPa与6.9%。时效温度是影响合金析出相种类、密度和尺寸的主要因素。在110℃时效时，合金主要的析出相是GPⅠ区、GPⅡ区和亚稳η'相。110℃时长时间（直至96 h）时效后，GPⅠ区和GPⅡ区仍能稳定存在。与110℃时效相比，在140℃时效时，析出过程加速。当140℃时效4 h后，未观察到GP区的存在，主要的析出相为η'相；140℃时效24 h后，主要的析出相为η'相和η相。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	臧金鑫
	邢清源
	陈军洲
	戴圣龙

关键词 ：第五代铝合金, 超高强度铝合金, 800 MPa, 时效处理, 微观组织

Abstract：

The hardness, conductivity and room temperature tensile test were used to study the properties of the new aluminum alloy aged at 110-140 ℃ for different time.The microstructure of the alloy was observed by transmission microscope (TEM).The results show that the optimum aging process of the new aluminum alloy is aging at 110 ℃ for 24 h.Tensile strength, yield strength and elongation are 808, 785 MPa, 6.9%, respectively.Aging temperature is the main factor affecting the type, density and size of precipitates.When aged at 110 ℃, the main precipitations are GPⅠ zones, GPⅡ zones and metastable η' phase. After aging at 110 ℃ for a long time (up to 96 h), GPⅠ zones and GPⅡ zones still exist stably.Compared with aging at 110 ℃, the precipitation process accelerates at 140 ℃.After aging at 140 ℃ for 4 h, no GP zone is observed, and the main precipitate phase is η'.After aging at 140 ℃ for 24 h, the main precipitates are η' phase and η phase.

Key words： the 5th generation aluminum alloy ultra high strength aluminum alloy 800 MPa aging treatment microstructure

收稿日期: 2021-03-18 出版日期: 2021-04-21

中图分类号:	TG146.2⁺1
	TG319

通讯作者: 戴圣龙 E-mail: DaiShenglong@139.com

作者简介: 戴圣龙(1966-), 男, 研究员, 博士, 研究方向为高性能铝合金, 联系地址: 北京市81信箱30分箱(100095), E-mail: DaiShenglong@139.com

引用本文:

臧金鑫, 邢清源, 陈军洲, 戴圣龙. 800 MPa级超高强度铝合金的时效析出行为[J]. 材料工程, 2021, 49(4): 71-77.
Jin-xin ZANG, Qing-yuan XING, Jun-zhou CHEN, Sheng-long DAI. Aging precipitation behavior of 800 MPa grade ultra high strength aluminum alloy. Journal of Materials Engineering, 2021, 49(4): 71-77.

链接本文:

http://jme.biam.ac.cn/CN/10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000241 或 http://jme.biam.ac.cn/CN/Y2021/V49/I4/71

Table 1 实验合金化学成分(质量分数/%)

Fig.1 不同时效工艺处理后合金的硬度(a)与电导率(b)变化曲线

Fig.2 不同时效工艺处理后合金的室温拉伸性能
(a)T=110 ℃; (b)T=140 ℃

Fig.3 不同时效制度下合金TEM组织
(a)110 ℃/4 h; (b)110 ℃/24 h; (c)110 ℃/96 h; (d)140 ℃/4 h; (e)140 ℃/24 h

Fig.4 不同时效制度下合金选区电子衍射
(a)〈001〉110 ℃/4 h; (b)〈112〉110 ℃/4 h; (c)〈001〉110 ℃/96 h; (d)〈112〉110 ℃/96 h; (e)〈001〉140 ℃/4 h; (f)〈001〉140 ℃/24 h

1	杨守杰, 戴圣龙. 航空铝合金的发展回顾与展望[J]. 材料导报, 2005, 19 (2): 76- 80. doi: 10.3321/j.issn:1005-023X.2005.02.023
1	YANG S J , DAI S L . A glimpse at the development and application of aluminum alloys in aviation industry[J]. Materials Review, 2005, 19 (2): 76- 80. doi: 10.3321/j.issn:1005-023X.2005.02.023
2	戴圣龙, 张坤, 杨守杰, 等. 先进航空铝合金材料与应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2012.
2	DAI S L , ZHANG K , YANG S J , et al. Advanced aeronautical aluminum alloy materials technology and application[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2012.
3	陈军洲, 吕良星, 甄良, 等. AA 7055铝合金时效析出强化模型[J]. 金属学报, 2021, 57 (3): 353- 362.
3	CHEN J Z , LV L X , ZHEN L , et al. Precipitation strengthening model of AA7055 aluminum alloy[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2021, 57 (3): 353- 362.
4	陈高红, 李国爱, 陈军洲, 等. 轧制组织特征对7B50-T7751铝合金厚板断裂韧性的影响[J]. 轻合金加工技术, 2018, 46 (6): 29- 33.
4	CHEN G H , LI G A , CHEN J Z , et al. Effect of rolling microstructure characteristics on fracture toughness of 7B50-T7751 aluminum alloy thick plate[J]. Light Alloy Fabrication Technology, 2018, 46 (6): 29- 33.
5	闫亮, 杜凤山, 戴圣龙, 等. 微观组织对2E12铝合金疲劳裂纹扩展的影响[J]. 中国有色金属学报, 2010, 20 (7): 1275- 1281.
5	YAN L , DU F S , DAI S L , et al. Effect of microstructures on fatigue crack propagation in 2E12 aluminum alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2010, 20 (7): 1275- 1281.
6	袁志山. 新型高强2A97铝锂合金强韧机理研究[D]. 沈阳: 东北大学, 2007.
6	YUAN Z S.Strengthening and toughening mechanisms of a novel high-strength 2A97Al-Li alloy[D]. Shenyang: Northeastern University, 2007.
7	胡建良, 焦子腾, 金淼, 等. 7A85铝合金塑性变形过程位错密度模型[J]. 中国有色金属学报, 2020, 30 (6): 1263- 1269.
7	HU J L , JIAO Z T , JIN M , et al. Dislocation density model of 7A85 aluminum alloy during plastic deformation process[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2020, 30 (6): 1263- 1269.
8	张显峰, 陆政, 赵钊, 等. 挤压态7A85铝合金高温热变形显微组织演变[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 2017, 44 (6): 7- 11.
8	ZHANG X F , LU Z , ZHAO Z , et al. Microstructure evolution of as-extruded 7A85 aluminum alloy during high temperature deformation[J]. Journal of Hunan University (Natural Sciences), 2017, 44 (6): 7- 11.
9	Technical data: rod and bar alloy 7068[Z/OL].[2021-03-18].http://www.kaiseraluminum.com/customer-portal/product-information/#collapse-3.
10	李国爱. 700 MPa级超高强铝合金锻件成分设计及制备工艺研究[D]. 北京: 北京航空材料研究院, 2012.
10	LI G A. Research on the composition design and preparation technology of 700 MPa ultra-high strength aluminum alloy[D]. Beijing: Beijing Institute of Aeronautical Materials, 2012.
11	杨守杰, 邢清源, 于海军, 等. 一种新型高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的热处理工艺[J]. 材料工程, 2016, 44 (12): 41- 47. doi: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.12.007
11	YANG S J , XING Q Y , YU H J , et al. Heat-treatment process of a new high zinc Al-Zn-Mg-Cu alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2016, 44 (12): 41- 47. doi: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.12.007
12	杨守杰, 邢清源, 于海军, 等. 800 MPa级Al-Zn-Mg-Cu系合金[J]. 材料工程, 2018, 46 (4): 82- 90.
12	YANG S J , XING Q Y , YU H J , et al. Al-Zn-Mg-Cu alloys with strength of 800 MPa[J]. Journal of Materials Engineering, 2018, 46 (4): 82- 90.
13	刘俊涛, 张永安, 李锡武, 等. Al-9.5Zn-2.0Mg-1.7Cu合金的热力学计算[J]. 航空材料学报, 2013, 33 (6): 1- 7. doi: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.06.001
13	LIU J T , ZHANG Y A , LI X W , et al. Thermodynamic calculation of Al-9.5Zn-2.0Mg-1.7Cu alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2013, 33 (6): 1- 7. doi: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.06.001
14	廖飞, 范世通, 邓运来, 等. 高强铝合金中间相Al₂Cu, Al₂CuMg和MgZn₂性能的第一性原理计算[J]. 航空材料学报, 2016, 36 (6): 1- 8.
14	LIAO F , FAN S T , DENG Y L , et al. First-principle calculations of mechanical properties of Al₂Cu, Al₂CuMg and MgZn₂ intermetallic in high strength aluminum alloys[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2016, 36 (6): 1- 8.
15	马志锋, 陆政, 高文林, 等. 微量Mn元素对超高强铝合金锻件平面力学性能各向异性的影响[J]. 材料导报, 2015, 29 (16): 94- 97.
15	MA Z F , LU Z , GAO W L , et al. Effect of micro Mn element on in-plane anisotropy of ultra-high strength aluminum alloy forging piece[J]. Materials Review, 2015, 29 (16): 94- 97.
16	房洪杰, 孙杰, 刘慧, 等. 复合添加Cr、Mn、Ti对7136铝合金组织及力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2017, 42 (4): 53- 57.
16	FANG H J , SUN J , LIU H , et al. Effect of Cu, Mn, Ti content on microstructure and mechanical properties of 7136 aluminum alloy[J]. Heat Treatment of Metals, 2017, 42 (4): 53- 57.
17	滕海涛, 熊柏青, 张永安, 等. 高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固态显微组织[J]. 中国有色金属学报, 2015, 25 (4): 852- 865.
17	TENG H T , XIONG B Q , ZHANG Y A , et al. Solidification microstructure of high zinc-containing Al-Zn-Mg-Cu alloys[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25 (4): 852- 865.
18	袁丁玲, 陈送义, 周亮, 等. 高Zn超强Al-Zn-Mg-Cu系合金的铸态及均匀化态组织[J]. 中国有色金属学报, 2018, 28 (12): 2393- 2403.
18	YUAN D L , CHEN S Y , ZHOU L , et al. Microstructures in as-cast and as-homogenized Al-Zn-Mg-Cu alloys with high zinc ultra-high strength[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2018, 28 (12): 2393- 2403.
19	张志, 陈忠家, 姚奇, 等. 分级均匀化处理对7068新型高强铝合金组织及性能的影响[J]. 有色金属加工, 2014, 43 (5): 13- 17.
19	ZHANG Z , CHEN Z J , YAO Q , et al. Effect of three-step homogenization on microstructure and mechanical properties of 7068 aluminum alloy[J]. Nonferrous Metals Processing, 2014, 43 (5): 13- 17.
20	WANG J S, ZANG J X, XIAO X. First-principles calculations, thermodynamic calculations and kinetic calculations of ultra high strength aluminum alloys of Al-Zn-Mg-Cu-Zr[C]//CMC 2017: Advances in Materials Processing.Singapore: Springer, 2017: 1245-1254.

[1]	许家豪, 汪选国, 姚振华. 粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 105-112.
[2]	朱阳阳, 李晓延, 张伟栋, 张虎, 何溪. 全Cu₃Sn焊点在高温时效下的组织及力学性能[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 169-176.
[3]	张昌青, 王树文, 罗德春, 师文辰, 刘晓, 崔国胜, 陈波阳, 辛舟, 芮执元. 热电耦合对铝/钢连续驱动摩擦焊接头组织的影响机理[J]. 材料工程, 2022, 50(5): 35-42.
[4]	翟海民, 马旭, 袁花妍, 欧梦静, 李文生. 内生非晶复合材料组织与力学性能调控研究进展[J]. 材料工程, 2022, 50(5): 78-89.
[5]	安强, 祁文军, 左小刚. TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性[J]. 材料工程, 2022, 50(4): 139-146.
[6]	孙琦迪, 杨蔚涛, 郝庆国, 关肖虎, 章斌, 杨旗. 低周疲劳变形过程中Fe-33Mn-4Si合金钢的微观组织演变[J]. 材料工程, 2022, 50(4): 162-171.
[7]	计植耀, 马跃, 王清, 董闯. 高性能软磁合金的研究进展[J]. 材料工程, 2022, 50(3): 69-80.
[8]	余晖, 任军超, 杨鑫, 郭舒龙, 余炜, 冯建航, 殷福星, 辛光善. Zn层添加AZ31/7075合金复合成形工艺及组织与性能研究[J]. 材料工程, 2022, 50(3): 157-165.
[9]	陈维平, 陈焕达, 褚晨亮, 付志强. 粉末冶金(FeNiMnAl_x)₅₀Cu₅₀中熵合金的微观组织与力学性能[J]. 材料工程, 2022, 50(10): 55-62.
[10]	邵震, 崔雷, 王东坡, 陈永亮, 胡正根, 王非凡. 几何参数对2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊接头微观组织及力学性能的影响[J]. 材料工程, 2022, 50(1): 25-32.
[11]	李安庆, 张立华, 蒋日鹏, 李晓谦, 张昀. 冷却速度及超声振动协同作用对7085铝合金凝固组织及力学性能的影响[J]. 材料工程, 2021, 49(8): 63-71.
[12]	谷籽旺, 郭文敏, 张弘鳞, 李文娟. 基于核壳结构粉体设计的CoNiCrAlY-Al₂O₃复合涂层组织结构及其抗氧化性能[J]. 材料工程, 2021, 49(7): 112-123.
[13]	于娟, 陆政, 鲁原, 熊艳才, 李国爱, 冯朝辉, 郝时嘉. 中间形变热处理对2A97铝锂合金组织和性能的影响[J]. 材料工程, 2021, 49(5): 130-136.
[14]	武永丽, 熊毅, 陈正阁, 查小琴, 岳赟, 刘玉亮, 张金民, 任凤章. 超音速微粒轰击对TC11钛合金组织和疲劳性能的影响[J]. 材料工程, 2021, 49(5): 137-143.
[15]	宁睿, 高智勇, 王海振, 蔡伟. TiNi基形状记忆合金的辐照效应[J]. 材料工程, 2021, 49(3): 14-19.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed