高压退火7075Al合金微观组织与性能研究

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7075铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金,具有比强度高、成形性好,耐腐蚀等优异性能。随着现代工业的发展,对合金构件的性能要求也越来越高。常规的7075铝合金一般通过挤压或轧制等技术成型,合金内部存在较大变形,需要经过再结晶退火使变形晶粒变成均匀细小的等轴晶粒。将高压技术应用在合金退火阶段可以有效增加合金致密度,提高合金元素的固溶度,进而影响合金再结晶过程。本课题选用挤压态7075铝合金,采用高压退火技术制备7075铝合金,研究退火温度(540℃、560℃、580℃)、压力(常压、2GPa、3GPa)对7075铝合金微观组织及腐蚀性能、力学性能的影响规律。在常压下退火,退火温度为540℃、560℃、580℃时,合金均发生了较为完全的再结晶,晶粒尺寸分别为109μm、95μm和103μm,并且随着退火温度的升高,合金逐渐发生溶质富集,晶界析出相Mg Zn2相含量逐渐增加。经560℃退火后合金具有相对优异的耐腐蚀性能,其电荷转移电阻达到了13895Ω;腐蚀电流为6.7675×10–7A/cm~2,腐蚀电位为–1215.6m V,极化电阻为3161.9Ω。在退火温度为560℃时,研究退火压力(常压,2GPa,3GPa)对合金微观组织与性能的影响。高压退火后,合金晶粒在一定程度上被细化,晶粒尺寸达到90μm(2GPa)和72μm(3GPa),由于高压对合金元素扩散的抑制作用,3GPa退火合金出现二次再结晶。高压退火处理促进Mg Zn2相固溶,合金中的相主要为α-Al,还有少量Mg Zn2相,且沿挤压方向分布。高压退火后,7075铝合金电化学阻抗谱表现为双容抗弧,且阻抗远大于常压退火合金,腐蚀电位变小,腐蚀电流变小,极化电阻增加,耐蚀性有了明显的提高。此外,腐蚀坑和腐蚀微裂纹的数量也有所降低。维氏硬度随退火压力的增加而增加。对常压,2GPa和3GPa退火合金进行峰时效处理,三种状态的合金在硬度曲线上均表现出两个峰值的形态。常压退火态合金经峰时效处理(22h)后,Mg Zn2相仍呈现半连续网状分布,高压退火后合金经峰时效处理(22h)后,Mg Zn2相依旧以退火过程中未溶解的Mg Zn2相作为质点析出,Mg Zn2相衍射峰强度和数量随退火压力的升高而逐渐减少。纳米压痕分析表明,随着退火压力和相应时效时间的延长,应变速率敏感性提高,活化体积下降,合金的强度和塑性同时增加。
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