應(yīng)力對7050鋁合金時(shí)效成形組織和性能的影響.pdf

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1、第33卷第2期航空材料學(xué)報(bào)V01．33．NO．22013年4月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSApril2013應(yīng)力對7050鋁合金時(shí)效成形組織和性能的影響李超，戴圣龍，張坤，汝繼剛(北京航空材料研究院，北京100095)摘要：采用顯微硬度、透射電子顯微鏡等手段，研究了應(yīng)力時(shí)效對預(yù)時(shí)效態(tài)7050鋁合金時(shí)效析出行為與硬度的影響，并通過與無應(yīng)力時(shí)效進(jìn)行對比揭示了外加應(yīng)力對預(yù)時(shí)效態(tài)7050鋁合金時(shí)效硬化的作用機(jī)制。研究結(jié)果表明：與無應(yīng)力時(shí)效相比，外加應(yīng)力可加速7050鋁合金時(shí)效硬化速率，減小峰值硬度和縮短欠時(shí)效時(shí)間，同時(shí)外加應(yīng)力能促進(jìn)7050鋁合金析出相的析出和長大。此

2、外，TEM觀察表明：應(yīng)力時(shí)效過程中合金性能的變化與其微觀組織的演變密切相關(guān)；應(yīng)力時(shí)效初期，相的析出使硬度上升并達(dá)到峰值；隨后，相轉(zhuǎn)變成11相以及相粗化引起硬度單調(diào)下降。關(guān)鍵詞：7050鋁合金；應(yīng)力時(shí)效；時(shí)效成形；微觀組織doi：i0．3969／j．issn．1005—5053．2013．2．004中圖分類號：TGI46．21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1005．5053(2013)O2—0019-05新型航空器的設(shè)計(jì)對飛機(jī)的安全性、長壽命和索性研究，有集中在A1．Cu系合金的應(yīng)力時(shí)效研高效率等提出更高的要求，而大量采用高強(qiáng)鋁合金究，也有針對6156鋁合金的蠕變時(shí)效研整體壁板將是滿足上述要求的重要

3、技術(shù)途徑之究，但對7xxx系高強(qiáng)鋁合金應(yīng)力時(shí)效的研究報(bào)一。整體壁板零件所具有的帶筋條和型面折彎道則少之又少，而7xxx系高強(qiáng)鋁合金在機(jī)翼整體壁等特征，使成形難度和成形質(zhì)量問題日益突出，而時(shí)板上又具有廣闊的應(yīng)用潛力，基礎(chǔ)研究與實(shí)際需求效成形工藝是解決復(fù)雜整體壁板成形質(zhì)量和提高使差距較大，因此，本工作針對7050厚板，從熱力學(xué)、用壽命的有效工藝途徑’，時(shí)效成形的本質(zhì)是實(shí)析出動(dòng)力學(xué)角度研究在時(shí)效成形過程應(yīng)力對材料微現(xiàn)零件外形和性能的協(xié)同控制，它利用金屬的蠕變結(jié)構(gòu)演變及力學(xué)性能的影響，探討其作用機(jī)理。特性將成形與時(shí)效同步進(jìn)行，在完成零件成形的同時(shí)又改善零件的性能，有效克服了傳統(tǒng)成形工藝于1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制

4、造大型構(gòu)件的困難，可以更好地成形具有大曲率復(fù)雜外形的整體壁板類零件，并且很好地契合了壁實(shí)驗(yàn)材料選用7050鋁合金預(yù)拉伸厚板，其實(shí)際板類構(gòu)件低應(yīng)力、小變形、長壽命、高效率的設(shè)計(jì)要的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％)為：Zn6．06，Mg2．20，求，同時(shí)該方法具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)周期短、成形Cu2．12，Zr0．11，F(xiàn)e0．08，Si0．04，余量為A1，狀態(tài)后零件抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，從而迅速成為整體壁為預(yù)時(shí)效態(tài)。材料的力學(xué)性能：=475MPa，=板類零件的首選成形工藝。605MPa，6=14．4％。應(yīng)力時(shí)效(也稱作蠕變試驗(yàn))時(shí)效成形的理論和實(shí)驗(yàn)研究開始于20世紀(jì)80在熱環(huán)境電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，變形

5、沿L方向。年代中期，經(jīng)過幾十年的研究和探索，該工藝方法已透射電鏡試樣經(jīng)機(jī)械減薄至80Ixm后，在25％的甲經(jīng)得到了長足的發(fā)展。。。在蠕變變形的研究方醇酒精溶液中進(jìn)行雙噴減薄。在PHPILIPSEM400面，2004年K．C．Ho，J．Lin等人基于“蠕變損傷統(tǒng)透射電鏡上觀察試樣的顯微組織。采用HD一一理論”提出的本構(gòu)模型最具代表性，它實(shí)現(xiàn)了對1000TM硬度儀測量試樣的顯微硬度。蠕變變形的高精度預(yù)測；而在蠕變過程中顯微組織170oC／300MPa進(jìn)行應(yīng)力時(shí)效時(shí)的蠕變曲線如演變以及性能的變化研究方面，一些學(xué)者開展了探圖1所示。當(dāng)時(shí)效時(shí)間達(dá)到8h時(shí)，曲線基本進(jìn)入蠕變的第三階段。對于時(shí)效成形工藝而

6、言，其成形過收稿日期：2012-02—09；修訂日期：2012—05—14程主要在蠕變的穩(wěn)態(tài)階段進(jìn)行(蠕變的第三階段對作者簡介：李超(1982～)，男，博士，主要從事鋁合金先進(jìn)制材料性能損傷較大)，因此，在當(dāng)前的應(yīng)力水平下最造技術(shù)研究，(E—mail)lichaohit@126．corn。長的應(yīng)力時(shí)效時(shí)間不能超過7．5h。第2期應(yīng)力對7050鋁合金時(shí)效成形組織和性能的影響212．2應(yīng)力對合金時(shí)效后顯微硬度的影響效，隨后進(jìn)入過時(shí)效狀態(tài)，硬度降低明顯。應(yīng)力時(shí)效圖4a所示為合金在170cI=進(jìn)行應(yīng)力時(shí)效后和條件也基本遵循相同的規(guī)律，但與無應(yīng)力時(shí)效相比，無應(yīng)力時(shí)效后的顯微硬度隨時(shí)效時(shí)間的變化曲線。3

7、00MPa應(yīng)力時(shí)效時(shí)試樣最高硬度值接近178HV，可觀察到，無應(yīng)力時(shí)效時(shí)，時(shí)效初期為欠時(shí)效狀態(tài)，低于無應(yīng)力時(shí)效值；此外，應(yīng)力時(shí)效時(shí)進(jìn)入峰時(shí)效時(shí)時(shí)效強(qiáng)化響應(yīng)較快，硬度快速上升，僅需要2h合金間較早，進(jìn)入過時(shí)效后合金顯微硬度下降速率略大。就進(jìn)入峰時(shí)效狀態(tài)，無應(yīng)力時(shí)效最高硬度值接近而從圖4b中可以看出在過時(shí)效階段顯微硬度隨著187HV；隨著時(shí)效時(shí)間的增加，合金很快達(dá)到峰時(shí)應(yīng)力水平的增加而逐漸降低。圖4試樣顯微硬度變