单级时效与双级时效对Al-Zn-Mg-Cu合金第二相结构与性能的影响研究

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随着汽车轻量化的要求越来越高,在不断改进现有汽车材料的基础上,Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金吸引了许多注意。但是高强铝合金效率低下的热处理工艺以及昂贵的价格在很大程度上限制了其运用。因此,本课题着重7075高强铝合金的热处理工艺,以期提高效率。本课题首先进行了固溶处理的研究,以期在达到完全固溶的基础上缩短固溶时间。研究得出,对W态,即固溶处理后状态的7075铝合金来说,在480?C下固溶处理20 min可以使溶质合金元素原子基本完全溶入Al基体,形成过饱和固溶体。若缩短时间至10 min,固溶效果稍有降低,但是对后续时效强化的峰值时效影响不是很大。然后,本课题研究了不同单级时效处理温度对样品时效强化的影响。单级人工时效使用不同时效温度对强化效果有很大影响。温度越高,时效峰值出现越快,但峰值硬度越低。通过高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)表征分析发现在高温和低温时效峰值样品中都存在100-200 nm的弥散相粒子以及η和η’析出相粒子,但在相对高温时效样品中粗大的弥散性粒子明显更多,形成了大面积的非沉淀区,且析出相粒子中,较大的长条状稳定η相粒子更多,强化作用更弱。但是,无论单级时效的处理温度,单级时效在保证时效硬化效果的前提下并不能在现有7075铝合金热处理制度上缩短时效处理时间,可见传统的单级人工时效并不能达到提高热处理效率的目的。因此继续进行双级时效处理的研究,主要研究的变量为第一级时效的温度和时间,以及第二级时效的温度。通过研究得出了优化时效处理的一种方法,即是在480?C下固溶处理20 min,随后进行双级时效处理,时效温度分别为125?C和165?C,时间分别为60 min和130 min。该优化时效制度总处理时长为2 h 10 min,相比传统的处理过程缩短了13 h 50 min。且这一时效制度下的合金力学性能降低值很小。这一时效处理制度对于7075铝合金在汽车行业的运用可能有一定的指导意义和推动作用。
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