回歸再時(shí)效_RRA_處理對(duì)7050鋁合金的影響

1、現(xiàn)。314硼氮復(fù)合滲后的成分分析5CrMnMo鋼試樣經(jīng)硼氮復(fù)合滲后進(jìn)行成分分析,結(jié)果如表2所示。表2試樣不同區(qū)域各元素的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%T able2E lement contents in differentzone of the layer after boronitriding(w t,%區(qū)域Si Cr Fe從表2可以看出,Cr元素、Fe元素在滲層、過(guò)渡區(qū)、心部之間分布均勻,而Si元素在過(guò)渡區(qū)的含量明顯高于滲層和心部基體,并且滲層中Si含量特別低,這是由于Si、S、P等元素不溶于FeB和Fe2B,在FeB和Fe2B的生長(zhǎng)過(guò)程中將它們排擠到滲層與基體的過(guò)渡區(qū)9,所以過(guò)渡區(qū)的Si含量特別高

2、。而Si是鐵素體化元素,它將導(dǎo)致軟化層的出現(xiàn),在本試驗(yàn)中,加入稀土,由于稀土元素與Si、S、P等有很強(qiáng)的親合力,可以形成高熔點(diǎn)的化合物,防止軟化層的出現(xiàn)。4結(jié)論(1硼氮復(fù)合滲時(shí),加入2%的氮,先滲入的氮對(duì)滲硼有阻礙作用,而加入5%的氮,先滲入的氮對(duì)滲硼有促進(jìn)作用。(2硼氮復(fù)合滲時(shí),氮先滲入有助于強(qiáng)化過(guò)渡區(qū),使硬度梯度變緩,從而改善滲層的脆性。(3硼氮復(fù)合滲時(shí),氮的滲入可阻止FeB相的出現(xiàn),使?jié)B硼時(shí)的(FeB+Fe2B雙相轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2B單相。(4本試驗(yàn)所用的復(fù)合滲劑經(jīng)570×3h+890×5h 工藝處理可得深度為100m的單相Fe2B滲層。參考文獻(xiàn):1許斌,馮承明,呂釗欽1固

3、體硼2鉻2稀土共滲研究J1金屬熱處理學(xué)報(bào),2000,21(1:6112劉長(zhǎng)祿1硼稀土粉末共滲及滲層性能J1金屬熱處理,1989,(8:3213吉澤升,程曉輝,武文啟1稀土在滲硼及硼的復(fù)合滲中的作用J1金屬熱處理,1997,(12:2114沈思特,譚昌瑤1復(fù)合滲膏劑的研究J1材料保護(hù),1990,(10:2515樓南金,戴文彬,郭喜云,等1自保護(hù)硼氮共滲膏劑的研究J1金屬熱處理,1990,(6:316劉永,王曉鳴1用硼鋯共滲改善5CrMnMo鋼硼化物層脆性J1金屬熱處理,1990,(4:2617雷天同,孫東克1粉末法硼氮和碳氮共滲中氮原子的擴(kuò)散和作用J1金屬熱處理,1991,(8:1318朱雅年,

4、魏馥銘,張文魁1氮硼復(fù)合滲滲層的形成過(guò)程分析J1金屬熱處理學(xué)報(bào),1993,14(4:2819張家春,白書(shū)欣,李衛(wèi)東,等1粉末法RE2B共滲機(jī)理J1金屬熱處理學(xué)報(bào),1993,14(3:371回歸再時(shí)效(RRA處理對(duì)7050鋁合金的影響谷亦杰,林建國(guó),張永剛,陳昌麒(北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程系,北京100083摘要:采用TEM和維氏硬度計(jì)研究了回歸再時(shí)效(RRA處理對(duì)7050鋁合金的影響,對(duì)處理后合金試樣的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率進(jìn)行了測(cè)試,并對(duì)試樣斷口在SEM下進(jìn)行了觀察。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)回歸溫度為453K,在回歸曲線上,隨著回歸時(shí)間的延長(zhǎng),硬度值下降,在3600s達(dá)到硬度最低值;繼續(xù)延長(zhǎng)回歸時(shí)間,硬度值

5、上升,在7200s硬度值達(dá)到最大值,隨后硬度值下降;在RRA曲線上,隨著回歸時(shí)間的延長(zhǎng),硬度值上升,在3600s達(dá)到硬度峰,隨后硬度值下降。當(dāng)回歸溫度為473K時(shí),雖然與在453K回歸和再時(shí)效行為的趨勢(shì)相同,但在回歸曲線上,硬度的谷值和峰值時(shí)間都提前,并且硬度峰值稍微降低;在RRA曲線上,硬度峰提前。TEM研究結(jié)果表明,7050鋁合金在T6狀態(tài)的硬化來(lái)自GP區(qū)。在回歸處理過(guò)程中硬度谷值的產(chǎn)生與GP區(qū)的回溶有關(guān),而峰值的產(chǎn)生與和相的沉淀析出有關(guān);在RRA處理過(guò)程中,峰值的產(chǎn)生與和相的沉淀析出有關(guān)?；貧w溫度對(duì)7050鋁合金的影響與GP區(qū)、和相形核和時(shí)效沉淀動(dòng)力學(xué)受回歸溫度影響有關(guān)。經(jīng)過(guò)RRA(39

6、3K×22h+453K×1h+393K×30h處理后合金要比T7451處理后的強(qiáng)度高19%,而伸長(zhǎng)率稍微降低,經(jīng)過(guò)RRA(393K×22h+473K×5min+393K×30h處理后合金要比T7451處理后的強(qiáng)度高16%,而伸長(zhǎng)率稍微增加。SEM觀察結(jié)果表明經(jīng)過(guò)T7451、453K和473K回歸再時(shí)效處理后斷口形貌基本相同。關(guān)鍵詞:7050鋁合金;沉淀硬化;回歸再時(shí)效中圖分類號(hào):TG156191,TG16613文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):025426051(200101-0031-05E ffect of RRA T reatment o

7、n Microstructures of7050Aluminium AlloyGU Y i2jie,L IN Jian2guo,ZHAN G Y ong2gang,Chen Chang2qi(Department of Materials Science and Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing100083,China Abstract:Precipitation behavior of7050aluminium alloy has been studied by transmissio

8、n electron microscopy and Vickers hardness tester after retrogression and reaging(RRAtreatment1The results indicate that,when the retrogression temperature was453K,the value of hardness decreased firstly,and then reached a minimum value1With retrogression time increase,the hardness increased to form

9、 a hardness peak at the retrogression curve,and a hardness peak was observed on the RRA curve1When the regression temperature was 473K,in comparison with retrogression at453K,the retrogression valley and peak promoted at the retrogression curve,and the hard2ness peak promoted at the RRA curve 1TEM o

10、bservation reveals that the effective hardness of the sample with T6condition comes from GP zone 1The dissolve of GP zone caused the decrease of hardness ,and the precipitation of and caused the increase of hardness after retrogression 1Analysis indicates that the precipitation kinetics of GP zone a

11、nd and affected by temperature was reasonable for the different effect of retrogression and RRA.The ultimate tensile strength of the sample with RRA treatment (393K ×22h +453×K ×1h +393K ×30h was 19%higher than that of the sample with T7451treatment 1In comparison with 453K ,the

12、ultimate tensile strength of the sample with RRA treatment (393K ×22h +473K ×5min +393K ×30h was 16%higher than that of the sample with T7451treatment.The fracture surface was observed by SEM.It reveals that the fracture profiles are identified for samples at T7451condition ,453K and

13、473K RRA treatment 1K ey w ords :7050alloy ,precipitation hardening ,retrogression and reaging 作者簡(jiǎn)介:谷亦杰(197215,男,山西大同人,在讀博士生,從事輕合金及電子顯微學(xué)研究。E 2mail :guyijie ;Tel :010*基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(G199906490收稿日期:20002072211引言7050鋁合金是由ALCOA 研制的高強(qiáng)、優(yōu)良斷裂韌性的合金1。在該合金中,Zn 和Mg 形成主要強(qiáng)化相,Cu 主要用來(lái)提高應(yīng)力腐蝕抗力,Zr 和Al 結(jié)合形成阻礙再結(jié)晶的

14、彌散相Al 3Zr 。在7000系鋁合金中,常常使用雙級(jí)時(shí)效來(lái)獲得所需性能。7000系鋁合金通過(guò)T6處理可以沉淀析出細(xì)小GP 區(qū),從而使合金得到最大強(qiáng)化效果,在強(qiáng)度上超過(guò)2000系鋁合金。但是在使用過(guò)程中,常常發(fā)生應(yīng)力腐蝕失效2?，F(xiàn)在還有人在研究7000系的應(yīng)力腐蝕機(jī)制,大多數(shù)研究者認(rèn)為陽(yáng)極溶解和氫脆是7000系合金應(yīng)力腐蝕抗力低的主要原因3,4。通過(guò)T7處理可以提高鋁合金的應(yīng)力腐蝕抗力,但是引起鋁合金強(qiáng)度下降。由Cina 5發(fā)現(xiàn)的retrogression 和reaging (RRA 處理已經(jīng)在幾種高強(qiáng)7000系鋁合金得到應(yīng)用6,7,這種熱處理的主要好處在于提高了鋁合金的應(yīng)力腐蝕抗力,同時(shí)不

15、像T7處理使得合金的強(qiáng)度下降15%。RRA 處理現(xiàn)在已經(jīng)在商業(yè)中得到應(yīng)用并稱為T778。但是在研究RRA 處理過(guò)程中,回歸溫度對(duì)合金的影響卻缺乏深入細(xì)致的研究。本文通過(guò)透射電鏡(TEM 和維氏硬度計(jì)詳細(xì)研究了回歸溫度對(duì)7050鋁合金回歸與RRA 行為的影響,對(duì)經(jīng)處理后合金的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率進(jìn)行了測(cè)試,并采用SEM 對(duì)合金斷口進(jìn)行了觀察。2試驗(yàn)方法試驗(yàn)用7050鋁合金,其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)w ,%Al 2612Zn 22125Mg 2213Cu 20112Zr 。試樣的尺寸為10mm ×10mm ×6mm 。其熱處理制度如圖1所示。圖1熱處理制度(WQ :水淬;AC :空冷Fig

16、11Schematic diagram of heat treatment process鋁合金試樣在745K 下固溶40min ,水淬冷卻,在393K 下時(shí)效22h ,隨后將試樣分別在453K 、473K 和493K 保溫不同時(shí)間,進(jìn)行回歸處理,最后將試樣在393K 保溫30h ,進(jìn)行再時(shí)效處理。試樣經(jīng)過(guò)不同處理后用HAV 210A 型小負(fù)荷維氏硬度計(jì)測(cè)試,以研究合金的時(shí)效硬化行為,所用載荷砝碼為1000g 。組織結(jié)構(gòu)觀察在H 2800分析電鏡下進(jìn)行。TEM 樣品經(jīng)機(jī)械減薄后,用硝酸甲醇電解液(13在243K 下進(jìn)行雙噴減薄,雙噴電壓為。試樣的室溫拉伸性能測(cè)試在M TS 2800試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行

17、。按HB 5143280加工成標(biāo)距為25mm 的<5mm 拉伸試樣。名義加載速率為1mm/min 。拉伸斷口的觀察在S 25800掃描電鏡下觀察。3試驗(yàn)結(jié)果圖2為7050鋁合金在453K 的回歸曲線和RRA 曲線。可以看到,不同溫度下的回歸硬化行為并不相同。當(dāng)回歸溫度為453K 時(shí),在回歸曲線上,隨著回歸時(shí)間的延長(zhǎng),硬度值下降,在3600s 達(dá)到硬度最低值。繼續(xù)延長(zhǎng)回歸時(shí)間,硬度值上升,在7200s 硬度值達(dá)到最大值,隨后硬度值減小。而在RRA 曲線上,隨著回歸時(shí)間的延長(zhǎng),硬度值上升,在3600s 達(dá)到硬度峰,隨后硬度值減小。圖27050鋁合金在453K 的回歸和RRA 曲線Fig 12

18、Retrogression and RRA curves of 7050alloy at 453K 圖3為7050鋁合金在473K 的回歸曲線和RRA 曲線。與453K 的回歸曲線和RRA 曲線相比,該曲線具有相同的變化趨勢(shì),但是在回歸曲線上的硬度谷和硬度峰提前產(chǎn)生,而在圖37050鋁合金在473K 的回歸和RRA 曲線Fig 13Retrogression and RRA curve of 7050alloy at 473KRRA 曲線上的硬度峰提前產(chǎn)生。即在回歸曲線上,在300s 處產(chǎn)生一硬度谷,而在1200s 產(chǎn)生硬度峰。同樣在RRA 曲線上,試樣在300s 出現(xiàn)硬度峰。圖4為7050鋁

19、合金T6狀態(tài)(393K ×22h 的顯微組織。圖4a 為明場(chǎng)像,由圖可以看到在基體上均勻沉淀析出許多彌散相。圖4b 為111A1晶帶軸的衍射花樣,由圖可以看到除了基體的衍射斑外,并不存在其他相的衍射斑。因此在T6狀態(tài)下,合金的硬度主要來(lái)自于GP 區(qū)的硬化。 圖47050鋁合金T6狀態(tài)(393K ×22h 顯微組織(a 明場(chǎng)像(b 111A1晶帶軸的衍射花樣Fig 14Microstructures of the alloy aged at 393K for 22h(a bright field image (b SAD pattern with 111A1zone axis

20、圖5為7050鋁合金在453K 回歸再時(shí)效3600s 的顯微組織。圖5a 為明場(chǎng)像。圖5b 為111A1晶帶軸的衍射花樣。由和相的晶格參數(shù)以及與基體的晶體學(xué)關(guān)系9可以對(duì)圖5b 進(jìn)行分析。1的2112和2110衍射斑可以明顯看到,2的2020也可以分辯。由于1與的衍射斑的重合,在圖5b 中不能說(shuō)明有的存在。圖5c 是B =112的衍射花樣,可以看到芒線,說(shuō)明此時(shí)在合金基體上沉淀析出相。圖5d 由圖5b 箭頭所指斑點(diǎn)所呈中心暗場(chǎng)像。由于和重合,由圖5d 不能區(qū)分哪個(gè)顆粒是或。圖6為7050鋁合金在473K 回歸再時(shí)效300s 的明場(chǎng)像。圖7為7050鋁合金在T7451狀態(tài)的顯微組織。圖7a 為明場(chǎng)

21、像。圖7b 為111A1晶帶軸的衍射花樣?？梢钥吹浇?jīng)過(guò)T7451處理后和相顆粒的尺寸大于經(jīng)過(guò)453K 和473K 回歸再時(shí)效后的顆粒尺寸,并且來(lái)自于和相的衍射斑的強(qiáng)度要大于經(jīng)過(guò)453K 和473K 回歸再時(shí)效處理后和相的衍射斑的強(qiáng)度。圖57050鋁合金在453K 回歸再時(shí)效3600s 的顯微組織(a 為明場(chǎng)像(b 111A1晶帶軸的衍射花樣(c B =112的衍射花樣(d 中心暗場(chǎng)像Fig 15Microstructures of the alloy RRA at 453K for 3600s(a bright field image (b SAD pattern with 111A1zone

22、 axis 1(c SAD pattern with 112A1zone axis (d dark field image 圖67050鋁合金在473K 回歸再時(shí)效300s 的明場(chǎng)像Fig 16Bright field image of the alloy RRA at 473K for 300s圖77050鋁合金在T7451狀態(tài)的顯微組織(a 明場(chǎng)像(b 111A1晶帶軸的衍射花樣Fig 17Microstructures of the alloy in T7451condition(a bright field image (b SAD pattern with 111A1zone axi

23、s表1T 7451、453K 和473K 回歸再時(shí)效后的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率T able l Strength and elongation of the alloyundertook T 7451,RRA at 453K and RRA at 473K treatment屈服強(qiáng)度/MPa 抗拉強(qiáng)度/MPa伸長(zhǎng)率(%T7451441526612393K ×22h +453K ×1h +393K×30h549628518393K ×22h +473K ×5min +393K ×30h490609617表1為經(jīng)過(guò)T7451、453K 和473K

24、回歸再時(shí)效后的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。經(jīng)過(guò)RRA (393K ×22h +453K ×1h +393K ×30h 處理后合金強(qiáng)度要比T7451處理后的高19%,而伸長(zhǎng)率稍微降低,經(jīng)過(guò)RRA (393K ×22h +473K ×5min +393K ×30h 處理后合金強(qiáng)度要比T7451處理后的高16%,而伸長(zhǎng)率稍微增加。圖8為合金經(jīng)過(guò)T7451、453K 和473K 回歸再時(shí)效后的二次電子像?？梢钥闯鼋?jīng)過(guò)這3種處理后試樣斷口沒(méi)有明顯的差別。試樣的斷裂方式相似,均為剪切斷 。圖87050鋁合金經(jīng)過(guò)T7451、453K 和473K 回歸再時(shí)效后的二

25、次電子像(a T7451(b 453K 回歸再時(shí)效(c 473K 回歸再時(shí)效Fig 18Tensile fracture surface of the alloy(a in T7451condition (b RRA at 453K (c RRA at 473K4討論對(duì)Al 2Zn 2Mg 2Cu 合金時(shí)效過(guò)程的研究已有很多報(bào)道10,11。經(jīng)過(guò)T6處理,在合金的基體上沉淀析出GP 區(qū),這與Rajan 12的結(jié)果相一致。當(dāng)回歸溫度為453K 和473K 時(shí),在回歸曲線上,硬度首先降低。對(duì)于Al 2Zn 2Mg 2Cu 合金,回歸合金元素對(duì)低溫鹽浴滲鉻層的影響黃元盛,鄒敢鋒,袁叔貴,伍翠蘭(華南理

26、工大學(xué)機(jī)電系,廣東廣州510641摘要:通過(guò)45鋼和H13鋼低溫鹽浴滲鉻層的金相組織、相結(jié)構(gòu)、厚度、鉻濃度、顯微硬度的對(duì)比,表明鋼中含有擴(kuò)大相區(qū)的合金元素(Cr、Mo、Si不是促進(jìn)滲鉻,而是阻礙滲鉻,減小了滲層厚度,降低了滲層的顯微硬度。關(guān)鍵詞:低溫鹽浴滲鉻;鉻濃度;H13鋼中圖分類號(hào):TG15618+8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):025426051(200101-0035-03溫度已經(jīng)高于GP區(qū)溶解溫度,因此,在T6狀態(tài)沉淀析出的GP區(qū)經(jīng)過(guò)453K回歸將回溶,這將造成硬度值的下降。這與Danh13的研究結(jié)果一致。隨后硬度增加到峰值和降低與和沉淀析出和粗化有關(guān)14?？疾?050鋁合金在453K和4

27、73K的RRA曲線,硬度值首先上升。由圖5d看到有大量的和沉淀析出,因此可以認(rèn)為再時(shí)效過(guò)程中硬度的升高來(lái)自于和沉淀析出。Inoue14認(rèn)為在GP區(qū)溶解過(guò)程中,和也將沉淀析出。但是在回歸曲線上硬度值下降過(guò)程中,GP區(qū)的溶解是此階段的主要沉淀過(guò)程。GP區(qū)是由Zn和Mg原子通過(guò)擴(kuò)散形成的15,在GP區(qū)回溶過(guò)程中,由于回歸溫度的降低,溶解在固溶體中的Zn和Mg原子的數(shù)量減少,硬度降低幅度減少。與在473K下到達(dá)回歸谷值相比,在453K則需要3600s才能到達(dá)回歸谷值。由于在較低溫下長(zhǎng)時(shí)間回歸,將使得GP區(qū)回溶更充分,硬度值降低更顯著。因此,兩個(gè)相反的沉淀硬化行為使得很難比較在不同回歸溫度下哪個(gè)硬度谷值

28、更低。經(jīng)過(guò)回歸再時(shí)效,在此階段硬度的增加主要來(lái)自于和的沉淀析出。由于回歸溫度的升高,溶解在固溶體中的Zn 和Mg原子數(shù)目增加,和沉淀析出數(shù)目也隨著增加。與453K的情況相比,經(jīng)過(guò)473K回歸再時(shí)效將使得硬度峰值更高。但是,在453K長(zhǎng)時(shí)間的回歸處理也同樣使得固溶體中的Zn和Mg數(shù)量增加,因此在隨后再時(shí)效過(guò)程中,和沉淀析出數(shù)目也將增加,從而導(dǎo)致硬度峰值的增加。比較在不同回歸溫度下回歸再時(shí)效過(guò)程中的硬度和強(qiáng)度值可以看到,經(jīng)過(guò)453K回歸處理后試樣的硬度峰值和強(qiáng)度值更高。因此可以認(rèn)為與高溫短時(shí)間回歸相比,低溫長(zhǎng)時(shí)間回歸使得GP區(qū)溶解更充分。由于再時(shí)效的溫度低于GP區(qū)固溶線溫度,因此,在再時(shí)效過(guò)程中,

29、GP區(qū)也可能沉淀析出,但是,由于通過(guò)衍射斑不能區(qū)別在此時(shí)沉淀析出GP區(qū),同時(shí)GP區(qū)的顆粒尺寸小,因此TEM的觀察結(jié)果不能支持再時(shí)效沉淀析出GP區(qū)的結(jié)論。對(duì)經(jīng)過(guò)不同回歸溫度后回歸再時(shí)效性能的比較,可以發(fā)現(xiàn)低溫長(zhǎng)時(shí)間回歸后的強(qiáng)度要比高溫短時(shí)間回歸的強(qiáng)度高,而伸長(zhǎng)率大致相當(dāng)。因此低溫長(zhǎng)時(shí)間的回歸再時(shí)效處理對(duì)滿足厚板所需性能具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。與T7451處理相比,合金經(jīng)過(guò)回歸再時(shí)效處理后強(qiáng)度有大幅提高,這與回歸再時(shí)效后和尺寸相對(duì)較小有關(guān)。因此經(jīng)過(guò)回歸再時(shí)效處理后的強(qiáng)度完全可以達(dá)到或超過(guò)T6的水平(試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度為585MPa。同時(shí)合金經(jīng)過(guò)回歸再時(shí)效處理后伸長(zhǎng)率與經(jīng)T7451狀態(tài)下的伸長(zhǎng)率相當(dāng)。而且經(jīng)過(guò)回歸

30、再時(shí)效處理后,合金也具有良好SCC抗力16,因此,回歸再時(shí)效具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。25結(jié)論(1對(duì)于7050鋁合金,經(jīng)過(guò)RRA(393K×22h+453K×1h+393K×30h處理后合金的強(qiáng)度要比T7451狀態(tài)的高19%,而伸長(zhǎng)率稍微降低,經(jīng)過(guò)RRA(393K×22h+473K×5min+393K×30h處理后合金要比T7451處理后的強(qiáng)度高16%,而伸長(zhǎng)率稍微增加。(2低溫(453K長(zhǎng)時(shí)間回歸再時(shí)效處理后的強(qiáng)度大于高溫(473K短時(shí)間回歸再時(shí)效的強(qiáng)度,且伸長(zhǎng)率基本相當(dāng),低溫長(zhǎng)時(shí)間回歸處理更容易滿足厚板性能要求。(3與經(jīng)過(guò)T7451處理相比,經(jīng)過(guò)回歸再時(shí)效處理后的和的顆粒尺寸更小。參考文獻(xiàn):1Staley J T,Hunsicker H Y,Brown R H.U1S1PatentP