双级时效制度对7150铝合金微观组织和性能的影响图文精Word下载.docx

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铝合金方向3通讯联系人（E-mail:

zhangyongan@

双级时效制度对7150铝合金微观组织和性能的影响

韩小磊,熊柏青,张永安3

李志辉,朱宝宏,王　锋

（北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京100088

摘要:

采用拉伸测试、电导率测试和透射电镜等手段研究了双级时效制度对7150铝合金的力学性能、电导率和微观组织的影响。

结果表明:

在本研究范围内,第一级时效制度对合金的力学性能和电导率影响不大;

合金经过120℃/8h+160℃/6h,可以达到与单级峰时效处理相当的抗拉强度,并且电导率有明显提高;

第二级时效温度为168℃时效时,相比在160℃进行第二级时效,合金在具有同等电导率水平时,损失的强度相对较多,但时效时间明显变短;

120℃/8h+160℃/32h双级时效后,合金的抗拉强度为560MPa,屈服强度为520MPa,延伸率为11.5%,电导率22.7MS・m-1,晶内沉淀析出相以η′和η为主,晶界析出相完全断开。

关键词:

7150铝合金;

双级时效;

微观组织;

力学性能;

电导率

doi:

10.3969/j.issn.0258-7076.2010.02.025

中图分类号:

TG146.2+1　　文献标识码:

A　　文章编号:

0258-7076（201002-0302-05

EffectofTwo2StepAgingonMicrostructureandPropertiesof7150AluminumAlloy

HanXiaolei,XiongBaiqing,ZhangYongan3

LiZhihui,ZhuBaohong,WangFeng

（StateKeyLaboratoryforFabricationandProcessingofNon2FerrousMetals,GeneralResearchInstituteforNon2Fer2rousMetals,Beijing100088,China

Abstract:

Theeffectsoftwo2stepagingtreatmentonthemechanicalproperties,electricalconductivityandmicrostructuresof7150

aluminumalloywereinvestigatedbymeansoftensile,conductivitymeasurementandtransmissionelectronmicroscopy.Theresultsshowedthatthepre2aginghadnoobviouseffectonthemechanicalpropertiesandelectricalconductivity.Thetensilestrengthcouldachievethelevelofsingle2steppeakagingbytreatmentof120℃/8h+160℃/6h,andwithlargerelectricalconductivity.Theagingtemperatureofthesecondstepwas168℃,comparedwith160℃,thealloycouldachievethesamelevelofelectricalconductivity,butthestrengthlosswaslargerandtheagingtimebecameshorter.Thetensilestrength,yieldstrength,elongationandelectricalconductivityofthealloywere560,520MPa,11.5%and22.7MS・m

-1

aftertwo2stepaging（120℃/8h+160℃/32h,respectively.Theprecipi2

tationphasesinthematrixwereη′andηmainly,andtheprecipitationphasesonthegrainboundariesweredisconnectedcompletely.Keywords:

7150aluminumalloy;

two2stepaging;

microstructure;

mechanicalproperties;

electricalconductivity

　　7000系铝合金具有比重小、强度高、加工性能好和低成本等优点,被广泛地应用于航空工业及民用工业等领域

[1,2]

。

7000系铝合金通过单级峰时效（T6处理可以沉淀析出细小的GP区,从而使合金得到最大强化效果,但7000系铝合金T6状态时对应力腐蚀（SCC敏感,常发生应力腐蚀失效

[3]

双级时效处理可以提高Al2Zn2Mg2Cu合金的

抗应力腐蚀性能,但这种热处理制度会导致合金得强度下降

[4~9]

7150合金是在7050合金基础

上,通过提高Zn和Mg含量,降低Cu含量和减少Fe,Si等杂质相的数量研制出来的

[10]

本文主要

研究双级时效处理对7150合金性能的影响,使其获得较高的强度和电导率的结合,并为进一步开发新型7150合金三级时效工艺奠定了基础。

2期韩小磊等　双级时效制度对7150铝合金微观组织和性能的影响303

　1　试　验

本试验合金Al26.33Zn22.35Mg22.39Cu20.12Zr

由高纯Al、高纯Zn、高纯Mg、Al2Cu及Al2Zr中间

合金等原料配比熔炼而成。

试验合金采取双级均

匀化制度,为440℃/12h+475℃/24h,将圆锭

挤压成截面为100mm×

25mm规格的板带,挤压

比为12.6∶1。

对挤压板带进行475℃/2h固溶处

理,固溶淬火后,进行双级时效处理。

对双级时效

工艺的4个工艺参数（预时效温度θ

1和时间t

1

第

二级时效温度θ

2和时间t

2

设计了L

9

（34正交试

验方案（表1。

对试验结果进行极差分析,以确定最佳处理工艺。

在正交试验的基础上,对工艺进行了优化,选取了160和168℃两个第二级时效温度,拉制时效曲线。

采用7501涡流导电仪测试试样的电导率。

力学性能测试在MTS2810型试验机上测试时效后合金的室温拉伸性能,拉伸速度为1mm・min-1,拉伸试样的取样方向为L向。

采用透射电镜（JEM22010型进行显微组织观察,透射电镜试样采用电解双喷方法制备。

2　结果与分析

表1为正交试验方案及结果,表2为正交试验极差分析结果。

由极差分析结果可以看到,一级时效温度和一级时效时间对抗拉强度和电导率的影表1　正交试验方案及结果

Table1　Orthogonaltestdesignandresults

Testing

point

ParameterProperties

θ

/

℃

t1/

h

t2/

Rm/

MPa

Rp0.2/

A/

%

σ/

（MS・m-111004150662059013.218.3210081601258255212.821.03100121702451546214.022.8411041602456652814.421.951108170659056113.120.76110121501262359712.519.0712041701255351513.822.1812081502460657913.919.8912012160661959612.819.3

响强度明显低于二级时效温度和二级时效时间,一级时效温度和一级时效时间对抗拉强度和电导率影响不明显,二级时效温度和二级时效时间对合金的抗拉强度和电导率影响明显。

随着二级时效温度升高,抗拉强度降低,电导率升高;

随着二级时效时间延长,抗拉强度降低,电导率升高。

为进一步考察第二级时效温度和时间对合金性能的影响,优化合金的第二级时效制度,选定120℃/8h为第一级时效制度,选定160和168℃作为第二级时效温度,测试了合金120℃/8h+

表2　正交试验极差分析结果

Table2　Rangeanalysisresultsoforthogonaltest

FactorsLevelRm/MPaRp0.2/MPaA/%σ/（MS・m-1Pre2agingtemperature/℃10057253513.320.7

11059356213.320.5

12059356313.520.4

Range21280.20.3

Pre2agingtime/h458054413.820.8

859356413.320.5

1258655213.120.4

Range13200.70.4

Second2stagetemperature/℃150********.219.0

16058955913.320.7

17055351313.621.9

Range63760.42.9

Second2stagetime/h661058213.019.4

1258655513.020.7

2456252314.121.5

Range48591.12.1

Influenceintensityθ2>

t2>

θ1>

t1θ2>

t1t2>

t1>

θ2>

θ1θ2>

θ1

304

　稀　有　金　属34卷

160℃/xh和120℃/8h+168℃/xh的力学性能和电导率曲线,分别列于图1和2。

合金经过120℃/8h+160℃/6h时效抗拉强度和屈服强度达到最大,分别为620和590MPa,此时延伸率为1015%,电导率为19.2MS・m-1。

相比120℃/24h单级峰时效处理制度（性能列于表3,120℃/8h+160℃/6h双级时效制度抗拉强度基本相当,屈服强度较高,延伸率明显下降,电导率提高1.6MS・m-1。

电导率是合金抗应力腐蚀性能的间接判据,一般来说,合金的电导率越高,抗应力腐蚀性能越好[11]。

双级峰时效处理的合金具有比单级峰时效处理改善的抗应力腐蚀性能。

合金经过120℃/8h+160℃/32h时效后,抗拉强度为560MPa,屈服强度为520MPa,延伸率为11.5%,电导率22.7MS・m-1,相比120℃/24h单级峰时效处理,抗拉强度下降10%,屈服强度下降9%,电导率提高5.1MS・m-1。

合金在168℃进行第二级时效时,合金的抗拉强度和屈服强度均随时效时间的延长而下降。

合金经120℃/8h+168