回归再时效_RRA_处理对7050铝合金的影响

1、现。314硼氮复合渗后的成分分析5CrMnMo钢试样经硼氮复合渗后进行成分分析,结果如表2所示。表2试样不同区域各元素的含量(质量分数,%T able2E lement contents in differentzone of the layer after boronitriding(w t,%区域Si Cr Fe从表2可以看出,Cr元素、Fe元素在渗层、过渡区、心部之间分布均匀,而Si元素在过渡区的含量明显高于渗层和心部基体,并且渗层中Si含量特别低,这是由于Si、S、P等元素不溶于FeB和Fe2B,在FeB和Fe2B的生长过程中将它们排挤到渗层与基体的过渡区9,所以过渡区的Si含量特别高

2、。而Si是铁素体化元素,它将导致软化层的出现,在本试验中,加入稀土,由于稀土元素与Si、S、P等有很强的亲合力,可以形成高熔点的化合物,防止软化层的出现。4结论(1硼氮复合渗时,加入2%的氮,先渗入的氮对渗硼有阻碍作用,而加入5%的氮,先渗入的氮对渗硼有促进作用。(2硼氮复合渗时,氮先渗入有助于强化过渡区,使硬度梯度变缓,从而改善渗层的脆性。(3硼氮复合渗时,氮的渗入可阻止FeB相的出现,使渗硼时的(FeB+Fe2B双相转变为Fe2B单相。(4本试验所用的复合渗剂经570×3h+890×5h 工艺处理可得深度为100m的单相Fe2B渗层。参考文献:1许斌,冯承明,吕钊钦1固

3、体硼2铬2稀土共渗研究J1金属热处理学报,2000,21(1:6112刘长禄1硼稀土粉末共渗及渗层性能J1金属热处理,1989,(8:3213吉泽升,程晓辉,武文启1稀土在渗硼及硼的复合渗中的作用J1金属热处理,1997,(12:2114沈思特,谭昌瑶1复合渗膏剂的研究J1材料保护,1990,(10:2515楼南金,戴文彬,郭喜云,等1自保护硼氮共渗膏剂的研究J1金属热处理,1990,(6:316刘永,王晓鸣1用硼锆共渗改善5CrMnMo钢硼化物层脆性J1金属热处理,1990,(4:2617雷天同,孙东克1粉末法硼氮和碳氮共渗中氮原子的扩散和作用J1金属热处理,1991,(8:1318朱雅年,

4、魏馥铭,张文魁1氮硼复合渗渗层的形成过程分析J1金属热处理学报,1993,14(4:2819张家春,白书欣,李卫东,等1粉末法RE2B共渗机理J1金属热处理学报,1993,14(3:371回归再时效(RRA处理对7050铝合金的影响谷亦杰,林建国,张永刚,陈昌麒(北京航空航天大学材料科学与工程系,北京100083摘要:采用TEM和维氏硬度计研究了回归再时效(RRA处理对7050铝合金的影响,对处理后合金试样的强度和伸长率进行了测试,并对试样断口在SEM下进行了观察。研究发现,当回归温度为453K,在回归曲线上,随着回归时间的延长,硬度值下降,在3600s达到硬度最低值;继续延长回归时间,硬度值

5、上升,在7200s硬度值达到最大值,随后硬度值下降;在RRA曲线上,随着回归时间的延长,硬度值上升,在3600s达到硬度峰,随后硬度值下降。当回归温度为473K时,虽然与在453K回归和再时效行为的趋势相同,但在回归曲线上,硬度的谷值和峰值时间都提前,并且硬度峰值稍微降低;在RRA曲线上,硬度峰提前。TEM研究结果表明,7050铝合金在T6状态的硬化来自GP区。在回归处理过程中硬度谷值的产生与GP区的回溶有关,而峰值的产生与和相的沉淀析出有关;在RRA处理过程中,峰值的产生与和相的沉淀析出有关。回归温度对7050铝合金的影响与GP区、和相形核和时效沉淀动力学受回归温度影响有关。经过RRA(39

6、3K×22h+453K×1h+393K×30h处理后合金要比T7451处理后的强度高19%,而伸长率稍微降低,经过RRA(393K×22h+473K×5min+393K×30h处理后合金要比T7451处理后的强度高16%,而伸长率稍微增加。SEM观察结果表明经过T7451、453K和473K回归再时效处理后断口形貌基本相同。关键词:7050铝合金;沉淀硬化;回归再时效中图分类号:TG156191,TG16613文献标识码:A文章编号: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 作者简介:谷亦杰(197215,男,山西大同人,在读博士生,从事轻合金及电子显微学研究。E 2mail :guyijie ;Tel :010*基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G199906490收稿日期:20002072211引言7050铝合金是由ALCOA 研制的高强、优良断裂韧性的合金1。在该合金中,Zn 和Mg 形成主要强化相,Cu 主要用来提高应力腐蚀抗力,Zr 和Al 结合形成阻碍再结晶的

14、弥散相Al 3Zr 。在7000系铝合金中,常常使用双级时效来获得所需性能。7000系铝合金通过T6处理可以沉淀析出细小GP 区,从而使合金得到最大强化效果,在强度上超过2000系铝合金。但是在使用过程中,常常发生应力腐蚀失效2。现在还有人在研究7000系的应力腐蚀机制,大多数研究者认为阳极溶解和氢脆是7000系合金应力腐蚀抗力低的主要原因3,4。通过T7处理可以提高铝合金的应力腐蚀抗力,但是引起铝合金强度下降。由Cina 5发现的retrogression 和reaging (RRA 处理已经在几种高强7000系铝合金得到应用6,7,这种热处理的主要好处在于提高了铝合金的应力腐蚀抗力,同时不

15、像T7处理使得合金的强度下降15%。RRA 处理现在已经在商业中得到应用并称为T778。但是在研究RRA 处理过程中,回归温度对合金的影响却缺乏深入细致的研究。本文通过透射电镜(TEM 和维氏硬度计详细研究了回归温度对7050铝合金回归与RRA 行为的影响,对经处理后合金的强度和伸长率进行了测试,并采用SEM 对合金断口进行了观察。2试验方法试验用7050铝合金,其成分为(质量分数w ,%Al 2612Zn 22125Mg 2213Cu 20112Zr 。试样的尺寸为10mm ×10mm ×6mm 。其热处理制度如图1所示。图1热处理制度(WQ :水淬;AC :空冷Fig

16、11Schematic diagram of heat treatment process铝合金试样在745K 下固溶40min ,水淬冷却,在393K 下时效22h ,随后将试样分别在453K 、473K 和493K 保温不同时间,进行回归处理,最后将试样在393K 保温30h ,进行再时效处理。试样经过不同处理后用HAV 210A 型小负荷维氏硬度计测试,以研究合金的时效硬化行为,所用载荷砝码为1000g 。组织结构观察在H 2800分析电镜下进行。TEM 样品经机械减薄后,用硝酸甲醇电解液(13在243K 下进行双喷减薄,双喷电压为。试样的室温拉伸性能测试在M TS 2800试验机上进行

17、。按HB 5143280加工成标距为25mm 的<5mm 拉伸试样。名义加载速率为1mm/min 。拉伸断口的观察在S 25800扫描电镜下观察。3试验结果图2为7050铝合金在453K 的回归曲线和RRA 曲线。可以看到,不同温度下的回归硬化行为并不相同。当回归温度为453K 时,在回归曲线上,随着回归时间的延长,硬度值下降,在3600s 达到硬度最低值。继续延长回归时间,硬度值上升,在7200s 硬度值达到最大值,随后硬度值减小。而在RRA 曲线上,随着回归时间的延长,硬度值上升,在3600s 达到硬度峰,随后硬度值减小。图27050铝合金在453K 的回归和RRA 曲线Fig 12

18、Retrogression and RRA curves of 7050alloy at 453K 图3为7050铝合金在473K 的回归曲线和RRA 曲线。与453K 的回归曲线和RRA 曲线相比,该曲线具有相同的变化趋势,但是在回归曲线上的硬度谷和硬度峰提前产生,而在图37050铝合金在473K 的回归和RRA 曲线Fig 13Retrogression and RRA curve of 7050alloy at 473KRRA 曲线上的硬度峰提前产生。即在回归曲线上,在300s 处产生一硬度谷,而在1200s 产生硬度峰。同样在RRA 曲线上,试样在300s 出现硬度峰。图4为7050铝

19、合金T6状态(393K ×22h 的显微组织。图4a 为明场像,由图可以看到在基体上均匀沉淀析出许多弥散相。图4b 为111A1晶带轴的衍射花样,由图可以看到除了基体的衍射斑外,并不存在其他相的衍射斑。因此在T6状态下,合金的硬度主要来自于GP 区的硬化。 图47050铝合金T6状态(393K ×22h 显微组织(a 明场像(b 111A1晶带轴的衍射花样Fig 14Microstructures of the alloy aged at 393K for 22h(a bright field image (b SAD pattern with 111A1zone axis

20、图5为7050铝合金在453K 回归再时效3600s 的显微组织。图5a 为明场像。图5b 为111A1晶带轴的衍射花样。由和相的晶格参数以及与基体的晶体学关系9可以对图5b 进行分析。1的2112和2110衍射斑可以明显看到,2的2020也可以分辩。由于1与的衍射斑的重合,在图5b 中不能说明有的存在。图5c 是B =112的衍射花样,可以看到芒线,说明此时在合金基体上沉淀析出相。图5d 由图5b 箭头所指斑点所呈中心暗场像。由于和重合,由图5d 不能区分哪个颗粒是或。图6为7050铝合金在473K 回归再时效300s 的明场像。图7为7050铝合金在T7451状态的显微组织。图7a 为明场

21、像。图7b 为111A1晶带轴的衍射花样。可以看到经过T7451处理后和相颗粒的尺寸大于经过453K 和473K 回归再时效后的颗粒尺寸,并且来自于和相的衍射斑的强度要大于经过453K 和473K 回归再时效处理后和相的衍射斑的强度。图57050铝合金在453K 回归再时效3600s 的显微组织(a 为明场像(b 111A1晶带轴的衍射花样(c B =112的衍射花样(d 中心暗场像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 图67050铝合金在473K 回归再时效300s 的明场像Fig 16Bright field image of the alloy RRA at 473K for 300s图77050铝合金在T7451状态的显微组织(a 明场像(b 111A1晶带轴的衍射花样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 回归再时效后的强度和伸长率T able l Strength and elongation of the alloyundertook T 7451,RRA at 453K and RRA at 473K treatment屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa伸长率(%T7451441526612393K ×22h +453K ×1h +393K×30h549628518393K ×22h +473K ×5min +393K ×30h490609617表1为经过T7451、453K 和473K

24、回归再时效后的强度和伸长率。经过RRA (393K ×22h +453K ×1h +393K ×30h 处理后合金强度要比T7451处理后的高19%,而伸长率稍微降低,经过RRA (393K ×22h +473K ×5min +393K ×30h 处理后合金强度要比T7451处理后的高16%,而伸长率稍微增加。图8为合金经过T7451、453K 和473K 回归再时效后的二次电子像。可以看出经过这3种处理后试样断口没有明显的差别。试样的断裂方式相似,均为剪切断 。图87050铝合金经过T7451、453K 和473K 回归再时效后的二

25、次电子像(a T7451(b 453K 回归再时效(c 473K 回归再时效Fig 18Tensile fracture surface of the alloy(a in T7451condition (b RRA at 453K (c RRA at 473K4讨论对Al 2Zn 2Mg 2Cu 合金时效过程的研究已有很多报道10,11。经过T6处理,在合金的基体上沉淀析出GP 区,这与Rajan 12的结果相一致。当回归温度为453K 和473K 时,在回归曲线上,硬度首先降低。对于Al 2Zn 2Mg 2Cu 合金,回归合金元素对低温盐浴渗铬层的影响黄元盛,邹敢锋,袁叔贵,伍翠兰(华南理

26、工大学机电系,广东广州510641摘要:通过45钢和H13钢低温盐浴渗铬层的金相组织、相结构、厚度、铬浓度、显微硬度的对比,表明钢中含有扩大相区的合金元素(Cr、Mo、Si不是促进渗铬,而是阻碍渗铬,减小了渗层厚度,降低了渗层的显微硬度。关键词:低温盐浴渗铬;铬浓度;H13钢中图分类号:TG15618+8文献标识码:A文章编号:025426051(200101-0035-03温度已经高于GP区溶解温度,因此,在T6状态沉淀析出的GP区经过453K回归将回溶,这将造成硬度值的下降。这与Danh13的研究结果一致。随后硬度增加到峰值和降低与和沉淀析出和粗化有关14。考察7050铝合金在453K和4

27、73K的RRA曲线,硬度值首先上升。由图5d看到有大量的和沉淀析出,因此可以认为再时效过程中硬度的升高来自于和沉淀析出。Inoue14认为在GP区溶解过程中,和也将沉淀析出。但是在回归曲线上硬度值下降过程中,GP区的溶解是此阶段的主要沉淀过程。GP区是由Zn和Mg原子通过扩散形成的15,在GP区回溶过程中,由于回归温度的降低,溶解在固溶体中的Zn和Mg原子的数量减少,硬度降低幅度减少。与在473K下到达回归谷值相比,在453K则需要3600s才能到达回归谷值。由于在较低温下长时间回归,将使得GP区回溶更充分,硬度值降低更显著。因此,两个相反的沉淀硬化行为使得很难比较在不同回归温度下哪个硬度谷值

28、更低。经过回归再时效,在此阶段硬度的增加主要来自于和的沉淀析出。由于回归温度的升高,溶解在固溶体中的Zn 和Mg原子数目增加,和沉淀析出数目也随着增加。与453K的情况相比,经过473K回归再时效将使得硬度峰值更高。但是,在453K长时间的回归处理也同样使得固溶体中的Zn和Mg数量增加,因此在随后再时效过程中,和沉淀析出数目也将增加,从而导致硬度峰值的增加。比较在不同回归温度下回归再时效过程中的硬度和强度值可以看到,经过453K回归处理后试样的硬度峰值和强度值更高。因此可以认为与高温短时间回归相比,低温长时间回归使得GP区溶解更充分。由于再时效的温度低于GP区固溶线温度,因此,在再时效过程中,

29、GP区也可能沉淀析出,但是,由于通过衍射斑不能区别在此时沉淀析出GP区,同时GP区的颗粒尺寸小,因此TEM的观察结果不能支持再时效沉淀析出GP区的结论。对经过不同回归温度后回归再时效性能的比较,可以发现低温长时间回归后的强度要比高温短时间回归的强度高,而伸长率大致相当。因此低温长时间的回归再时效处理对满足厚板所需性能具有更强的优势。与T7451处理相比,合金经过回归再时效处理后强度有大幅提高,这与回归再时效后和尺寸相对较小有关。因此经过回归再时效处理后的强度完全可以达到或超过T6的水平(试验抗拉强度为585MPa。同时合金经过回归再时效处理后伸长率与经T7451状态下的伸长率相当。而且经过回归

30、再时效处理后,合金也具有良好SCC抗力16,因此,回归再时效具有很强的实际应用价值。25结论(1对于7050铝合金,经过RRA(393K×22h+453K×1h+393K×30h处理后合金的强度要比T7451状态的高19%,而伸长率稍微降低,经过RRA(393K×22h+473K×5min+393K×30h处理后合金要比T7451处理后的强度高16%,而伸长率稍微增加。(2低温(453K长时间回归再时效处理后的强度大于高温(473K短时间回归再时效的强度,且伸长率基本相当,低温长时间回归处理更容易满足厚板性能要求。(3与经过T7451处理相比,经过回归再时效处理后的和的颗粒尺寸更小。参考文献:1Staley J T,Hunsicker H Y,Brown R H.U1S1PatentP