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上海交大《MD》：預處理對噴射成形Al-Zn-Mg-Cu合金組織性能影響

2021-04-21 16:08:12 作者：材料科學與工程來源：材料科學與工程分享至：

鋁合金由于比強度高，具有出色的機械性能與斷裂韌性組合而廣泛用于航空航天等領域。通過調控微觀結構，減少偏析或多種加工方法（例如嚴重的塑性變形、快速凝固技術等），可以提高強度和延展性。在所有這些方法中，噴射成型（SF）作為快速凝固技術之一可以通過連續沉積霧化合金來制造大塊坯料，其優點是等軸晶粒細小，偏析度低并且減少了熱裂紋。因此，SF已經被認為是用于開發高強度鋁合金的關鍵技術。對于SF技術鋁合金的研究大量集中于合金設計，熱變形行為和后續熱處理，很少有研究關注SF鋁合金在熱處理過程中的顯微組織穩定性以及對力學性能的相關影響。

上海交通大學等單位的研究人員探討了噴射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的顯微組織穩定性和力學性能，熱擠壓前增加預處理以改善合金微觀結構的穩定性，研究了預處理對合金晶粒尺寸和組織演變的影響，經預處理的合金屈服強度和抗拉強度分別提高了171MPa和143MPa，討論了預處理后合金的強化機理。相關論文以題為“Effect of pretreatment on microstructural stability and mechanical property in a spray formed Al-Zn-Mg-Cu alloy”發表在Materials and Design。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109618

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本研究首先制備SF鋁合金坯料，將純Al、Zn、Mg，Al-Cu和Al-Zr中間合金在993-1073K的氮氣中完全熔化并霧化，霧化沉積距離為650mm，沉積后7050鋁合金成分為：Al -6.52Zn -2.53Mg -2.39Cu -0.12Zr（wt%）。HH1樣品未經預處理，直接擠壓加工成直徑10mm棒材（擠壓比16，400℃，0.8mm/s），擠壓后進行477℃×60min固溶（水淬），再進行120℃×24h時效（T6）；HH2樣品進行300℃× 36h + 470℃× 15h預處理（水淬），擠壓、固溶、時效工藝均與HH1相同。

研究表明，兩種不同處理合金微觀結構相似，沿擠壓方向顯示<001>+?111?纖維織構。HH1和HH2的平均晶粒尺寸分別為8.9μm和11.4μm，與常規SF工藝相比，預處理可以大大阻礙SF 7050鋁合金晶粒長大，固溶處理6min后，HH1樣品晶粒以長大完成并發生了靜態再結晶，而HH2樣品長大并不明顯，表現出與擠壓后相似的微觀結構。經預處理后組織穩定性的提高歸因于預處理引入大量彌散的Al3Zr顆粒，這些相能夠釘扎位錯、晶界和亞晶界，還能夠優化后續人工時效的析出狀態。