熱處理工藝對(duì)7075鋁合金組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、7075鋁合金屬于時(shí)效強(qiáng)化型合金,具有密度小、比強(qiáng)度高、韌性好、易于成型和加工以及成本較低等一系列優(yōu)點(diǎn),廣泛用于航天、航空、交通運(yùn)輸領(lǐng)域及其他要求輕量化、高強(qiáng)度和良好的耐蝕性等高應(yīng)力結(jié)構(gòu)部件。本文采用金相組織觀察、掃描電鏡及能譜分析等方法和室溫拉伸、顯微硬度等力學(xué)性能測(cè)試手段,研究了固溶處理、單級(jí)時(shí)效和雙級(jí)時(shí)效對(duì)7075合金組織和力學(xué)性能的影響,探討了其強(qiáng)化機(jī)理,并優(yōu)化了熱處理工藝方案。結(jié)果表明：
　　 ⑴隨著固溶溫度的升高和固

2、溶時(shí)間的延長(zhǎng),合金的固溶度提高,組織中粗大的第二相數(shù)量逐漸減少,尺寸也有所減小,這些粗大第二相為富含Cu、Fe的ALZnMgCuFe相和富含Si、O的Si-O相;合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和顯微硬度均呈先升高后降低的趨勢(shì)。固溶溫度太低或時(shí)間太短,固溶不充分,不能充分發(fā)揮下一步的時(shí)效強(qiáng)化作用;固溶溫度太高或時(shí)間太長(zhǎng),晶粒有長(zhǎng)大傾向,合金性能下降。適宜的固溶處理工藝為(470±5)℃×60min。
　　 ⑵7075鋁合金具有很

3、強(qiáng)的時(shí)效析出強(qiáng)化效果,其時(shí)效析出相為GP區(qū)、η’相(MgZn2)和11相(MgZn2),主要強(qiáng)化相為GP區(qū)和η’相。隨著單級(jí)時(shí)效溫度的升高和時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),GP區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣恰?溫度高于120℃或時(shí)間長(zhǎng)于24h時(shí),部分η’相逐漸長(zhǎng)大粗化形成η’相;合金的強(qiáng)度、顯微硬度先升高到峰值然后降低,伸長(zhǎng)率逐漸降低,時(shí)效后期略有升高。合金的峰值時(shí)效制度為120℃×24h,在此工藝下,合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和顯微硬度分別為655MPa、5

4、76MPa、12.0％和205.6HV。
　　 ⑶通過(guò)正交試驗(yàn)得出,在雙級(jí)時(shí)效工藝中,第二級(jí)時(shí)效溫度是影響強(qiáng)度、硬度最大的因素,第一級(jí)時(shí)效溫度是影響伸長(zhǎng)率最大的因素。第二級(jí)時(shí)效溫度高達(dá)180℃時(shí),時(shí)效析出相發(fā)生了嚴(yán)重的聚集、粗化和長(zhǎng)大現(xiàn)象,并且出現(xiàn)了較多的不連續(xù)分布的晶界析出相和較寬的晶界無(wú)析出帶,嚴(yán)重降低了合金的強(qiáng)度和硬度,但仍保持較高的伸長(zhǎng)率。合金經(jīng)雙級(jí)時(shí)效后,主要起強(qiáng)化作用的是η'相和η相。其最優(yōu)的雙級(jí)時(shí)效工藝為110℃×

5、5h+150℃×14h,在此工藝下,合金的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和顯微硬度分別達(dá)到625MPa、10.8%和201.3HV。與峰值時(shí)效相比,力學(xué)性能有所下降。
　　 ⑷單級(jí)峰值時(shí)效和雙級(jí)時(shí)效后合金的斷裂方式均為穿晶斷裂和沿晶斷裂的混合型斷裂,且雙級(jí)時(shí)效后的沿晶斷裂趨勢(shì)增加。韌窩底部的粗大第二相主要是含雜質(zhì)元素Fe、Si的AlCuFeSi相和AlMgSi相,這些粗大的第二相形狀不規(guī)則且占據(jù)大量的體積,分布在晶界和晶內(nèi),造成局部塑性變形能