al-7.5zn-1.6mg-1.4cu合金的均勻化處理

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1、萬方數(shù)據(jù)第32卷第6期V01.32№.6稀有金屬CHINESEJOURNALOFRAREMETALS2008年12月Dec.2008A1.7.5Zn一1.6Mg-1.4Cu合金的均勻化處理華成,張永安’,李錫武,朱寶宏,王鋒,熊柏青(北京有色金屬研究總院有色金屬材料制備加工國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京lo0088)摘要:利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析、x射線衍射分析和差示掃描量熱分析等研究了AI.7.5Zn.1.6Mg.1.4Cu合金鑄態(tài)與均勻化態(tài)的顯微組織演化與元素分布,確定了該合金的均勻化溫度與過燒溫度。結(jié)果表明,合金鑄態(tài)組織中存在嚴(yán)重的枝晶偏析,經(jīng)470℃保溫24h后,枝晶網(wǎng)絡(luò)變稀,共晶

2、相與q相回溶至基體,偏析基本消除。470℃保溫24h是該合金較為理想的均勻化工藝。關(guān)鍵詞:A1.Zn.Mg—Cu合金;均勻化;顯微組織;元素分布中圖分類號:TGll3.12文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0258—70r76(2008)06—0803—047XXX系(A1-Zn.Mg.Cu)鋁合金由于具有較低的密度和較高的力學(xué)性能而被廣泛地應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域[1。]。目前,國內(nèi)外對于該系合金的研究非常多【4J],但大多集中在高Zn/Mg且Cu含量較高或低Zn/Mg且cu含量較低的合金上,而對于高Zn/Mg且Cu含量較低的合金報(bào)道的不多。據(jù)報(bào)道[6]由美國Alcoa公司最新開發(fā)的7085鋁合金具有高

3、強(qiáng)高韌以及低淬火敏感性的特點(diǎn),在大截面結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用空間非常廣闊,有著很高的應(yīng)用和研究價(jià)值。7XXX系鋁合金的合金化程度高,在凝固過程中易產(chǎn)生嚴(yán)重的枝晶偏析,晶界上存在大量的非平衡共晶相,而成分和組織的不均勻會使合金在熱加工過程中容易產(chǎn)生過燒、熱加工塑性降低等現(xiàn)象[7’8],因而選擇一個(gè)合適的工藝對鑄錠進(jìn)行均勻化處理尤為重要。合理的均勻化處理可以使殘留的第二相能充分地回溶至基體中,能夠改善合金的熱塑性,同時(shí)可以使合金元素充分溶解且分布均勻,提高合金的時(shí)效強(qiáng)化的潛力[9]。本文研究了A1.7.5Zn.1.6Mg.1.4Cu合金鑄態(tài)與均勻化態(tài)的顯微組織演化與元素分布,優(yōu)化了均勻化工藝。l實(shí)驗(yàn)用

4、合金鑄錠為真空感應(yīng)爐熔煉,采用側(cè)面保溫,底部水冷的方式澆鑄而成的圓錠,尺寸為西200film×300mm,其化學(xué)成分如表l所示。均勻收稿日期:2007一ll一20;修訂日期:2008.06—10作者簡介:華成(1982一).男,天津人,碩士研究生·通訊聯(lián)系人(E-IIMiiI:zhangyongan@grinm.咖)化退火實(shí)驗(yàn)樣品取自鑄錠心部,尺寸12111/11x12Hinl×15mITl。實(shí)驗(yàn)在馬弗爐內(nèi)進(jìn)行,退火溫度分別為450,460,470,480和490℃,考慮實(shí)際生產(chǎn)要求,退火時(shí)間均為24h,退火后將樣品直接淬入室溫水中。以保留均勻化狀態(tài)的組織與性能。使用ZeissAxiove

5、rt200MAT光學(xué)顯微鏡(OM)、HITACHI$4800掃描電子顯微鏡(SEM)觀察合金的顯微組織。采用EMAX能譜分析儀(EDS)分析合金的微區(qū)及第二相粒子的化學(xué)成分。金相采用Kellers試劑腐蝕。用NETZSCHSTA409PC/PG型差示掃描量熱儀進(jìn)行DSC分析。x射線衍射分析(XRD)在RigakuDmax.RB型x射線衍射儀上進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1合金鑄態(tài)顯微組織如圖l所示,合金鑄態(tài)顯微組織由樹枝狀a(A1)相、枝晶間低熔點(diǎn)非平衡共晶相以及棒狀析出相組成。通過掃描電鏡進(jìn)一步觀察,初步確定共晶相為含Al,Zn,Mg,Cu的四元相,析出相為含Zn,Mg的Tl相,其成分如表2所

6、示。2.2鑄態(tài)DSC分析由圖2所示的DSC曲線表1實(shí)驗(yàn)合金的化學(xué)成分(%。質(zhì)量分?jǐn)?shù)l1hblelChemicalcompositionof加oy(%,衄隧h甜蚰)ElementsZnMgCuZrFeSiAIContents7.551.581.390.130.0230.0048B丑l萬方數(shù)據(jù)804稀有金屬32卷圖1鑄態(tài)Al-zn.Mg.cu合金顯微組織Fig.1Microstructureofa8-castAI—Zn—Mg·Cualloy(a)OM;(b)SEM可知,鑄態(tài)組織在474.4oC有一明顯的吸熱峰,所對應(yīng)的是非平衡共晶相熔化的溫度。由此可以確定鑄錠均勻化溫度范圍不能超過474.4o

7、C。2.3均勻化態(tài)顯微組織圖3所示為不同均勻化溫度下合金的光學(xué)顯微組織。由圖3可知,合金表2鑄態(tài)組織中第二相的化學(xué)成分(%。原子分?jǐn)?shù))Table2Measuredmeancompositionofsecondphase(%。atomfraction)TemperaRtw]℃圖2鑄態(tài)Al-zn.Mg.Cu合金DSC曲線Fig.2DSCcurveofas—castAI-Zn·Mg·Cualloy圖3^J—zn.Mg—Cu合金

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