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擠壓鑄造超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc鋁合金的熱處理工藝
實(shí)驗(yàn)采用高純Al(99.99%),純Mg(99.99%),純Zn(99.99%)及中間合金Al-10%Mn、Al-4%Zr、Al-2%Sc和Al-2%Zr(質(zhì)量分?jǐn)?shù))進(jìn)行配料,熔煉設(shè)備為普通電阻爐,采用石墨坩堝以避免Fe、Si等雜質(zhì)元素的滲入,為減少合金的燒損和氧化,采用持續(xù)吹入惰性氣體方法保護(hù)熔體。合金熔體經(jīng)熔清、保溫、吹氬精煉、靜置后通過擠壓鑄造獲得Φ80mm×40mm的坯料,合金成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):7.0~8.0Zn,1.5~2.5Mg,1.5~2.0Cu,0.1~0.3Mn,0.10~0.18Sc,0.10~0.15Zr, 其余為Al。熱處理實(shí)驗(yàn)采用SX2-5-12箱式電阻爐,控溫精度±1℃;坯料熱處理后按GB/T16865-1997加工成Φ5mm標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣。
復(fù)合添加Sc、Zr等微量元素,并配合擠壓鑄造的方式可明顯改善合金的組織以及力學(xué)性能,晶粒呈球狀均勻分布于基體,尺寸為50μm左右。合金鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別達(dá)到340MPa和230MPa,伸長(zhǎng)率為4.5%。Al-Zn-Mg-Cu擠壓鑄造鋁合金在熱處理之前沒有經(jīng)過變形處理,與變形鋁合金相比,殘余應(yīng)力以及體內(nèi)缺陷提供的固溶驅(qū)動(dòng)力相對(duì)不足,決定了該合金必須通過長(zhǎng)時(shí)間的固溶處理。最終確定對(duì)于實(shí)驗(yàn)合金較合適的固溶工藝制度為460℃×24h+470℃×8h+485℃×2h然后水淬。
合金經(jīng)過單級(jí)時(shí)效后,合金的基體組織為細(xì)小彌散狀分布的GP區(qū)和η'相,晶界為斷續(xù)狀分布的晶界析出相。對(duì)比各種熱處理后合金的綜合力學(xué)性能考慮,最終采用120℃×24h單級(jí)時(shí)效處理制度。實(shí)驗(yàn)合金經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度達(dá)到597MPa,伸長(zhǎng)率達(dá)到13.2%,實(shí)現(xiàn)了較好的強(qiáng)韌性配合。
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