固溶過程中升溫速率及淬火速率對7075鋁合金板材的組織及性能的影響.pdf

1、航空航天用7000系鋁合金是可熱處理強化鋁合金，與傳統(tǒng)的2000系和Al-Li鋁合金相比，具有較好的綜合力學(xué)性能和耐蝕性。作為高強鋁合金，在航空航天以及交通運輸?shù)阮I(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，是極為重要的高強輕質(zhì)結(jié)構(gòu)零部件材料。在已開發(fā)的7000系鋁合金的基礎(chǔ)上改進現(xiàn)有的熱處理工藝來提高鋁合金的綜合性能是目前最經(jīng)濟、實用的方法。
　　本文采用西南鋁業(yè)公司生產(chǎn)的3mm厚的7075鋁合金板材（成分為Al-5.40Zn-2.20Mg-1.38Cu-

2、0.16Cr-0.08Mn-0.03Ti-0.26Fe-0.11Si）作為研究對象，按照固溶淬火、人工時效的工藝流程進行熱處理。對固溶升溫速率采用200oC/h的固溶升溫過程進行了研究，對采用不同固溶升溫速率的固溶處理的組織和性能進行了比較，對淬火介質(zhì)分別采用室溫水、沸水以及靜止空氣的淬火處理進行了研究，并利用熱電偶記錄儀、電導(dǎo)率儀、金相顯微鏡（OM）、顯微硬度計、掃描電子顯微鏡（SEM）、電子背散射衍射（EBSD）、透射電子顯微鏡（T

3、EM）等分析測試技術(shù)對熱處理后的7075鋁合金板材的微觀組織演變及力學(xué)性能進行了詳細的分析與討論。
　　實驗結(jié)果表明，在固溶升溫階段，采用200oC/h的升溫速率進行升溫，隨著溫度的升高，冷軋的7075鋁合金板材中可溶析出相逐漸溶進鋁基體，電導(dǎo)率值逐漸減?。辉?00oC~450oC之間，硬度值由于可溶析出相大量溶解產(chǎn)生固溶強化的作用而顯著增大。在固溶升溫過程，樣品發(fā)生了再結(jié)晶，但是由于彌散相以及析出相對晶界遷移的阻礙作用使得晶粒組

4、織多為拉長的再結(jié)晶晶粒組織，僅在三叉晶界處存在少量的等軸晶粒組織。在升溫過程，當(dāng)溫度低于450oC時，隨著溫度的升高，小角度晶界的比例逐漸增加，大角度晶界的比例逐漸減少，織構(gòu)強度亦逐漸增大；當(dāng)溫度高于450oC時，隨著溫度的升高，小角度晶界的比例逐漸減小而大角度晶界的比例逐漸增加，織構(gòu)強度亦逐漸減小。TEM結(jié)果表明，在固溶升溫階段，隨著溫度的升高，位錯等缺陷逐漸減少，當(dāng)溫度升高至固溶線溫度以上時，可溶析出相開始溶于鋁基體，在475oC保

5、溫30min后樣品中僅剩下含鐵連續(xù)相、彌散相等粗大的不可溶相。
　　在以不同固溶升溫速率進行固溶處理的研究中，隨著升溫速率的增大，固溶淬火后的樣品中被拉長的晶粒組織逐漸被細小、等軸的晶粒取代。其中，以50oC/h升溫速率進行固溶處理的樣品中主要是被拉長的晶粒組織，以20484oC/h升溫速率進行固溶處理的樣品中被拉長的晶粒組織少，大部分為近似等軸的再結(jié)晶晶粒。隨著升溫速率的增大，{001}<100>立方織構(gòu)的強度逐漸減小，小角度晶

6、界的比例逐漸減小，大角度晶界的比例逐漸增大。
　　對于7075鋁合金3mm厚的板材，室溫水、沸水以及靜止空氣等淬火介質(zhì)對應(yīng)的淬火冷卻速率分別為270oC/s、30oC/s、0.5oC/s。由于室溫水淬火冷卻速率大于臨界冷卻速率，過飽和固溶體在淬火冷卻過程幾乎沒有發(fā)生分解，獲得的過飽和度最大，電導(dǎo)率值最??；沸水淬火冷卻速率小于臨界冷卻速率，過飽和固溶體只在冷卻過程較小的溫度區(qū)間發(fā)生分解，因此在晶內(nèi)和晶界析出少量的、細小的析出相；而靜