熱處理工藝對(duì)7003鋁合金組織性能影響研究

0 引言

7003 鋁合金屬于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，具有高的比強(qiáng)度和比剛度、良好的擠壓性及可焊性，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通等領(lǐng)域

。隨著軌道交通事業(yè)的不斷發(fā)展，高速、輕量、安全成為重要的發(fā)展方向，因而對(duì)于材料的使用性能提出了更高的要求。由于Al-Zn-Mg合金自然時(shí)效速度低，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)很難達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，為了滿足較高的強(qiáng)度、優(yōu)異的耐蝕性能的要求，需要采用人工時(shí)效的方式來進(jìn)行合金性能的改善。研究表明：Al-Zn-Mg鋁合金采用單級(jí)時(shí)效處理，雖然能得到較高的強(qiáng)度，但是抗應(yīng)力腐蝕性能不佳；而采用單級(jí)過時(shí)效處理時(shí)，抗應(yīng)力腐蝕性能得到大幅度提高，但強(qiáng)度卻有所下降

。因而，本文探究不同熱處理工藝對(duì)于7003鋁合金材料組織、力學(xué)性能和耐蝕性能的影響，進(jìn)而獲得優(yōu)質(zhì)的鋁合金材料。

娘兒倆不回家，周暄經(jīng)常罵罵咧咧地打電話來催她和兒子回家，可她不想再面對(duì)周暄那張自以為是的臉，有些事情她需要捋一下思路，看看后面的路該怎么走。

1 試驗(yàn)材料和研究方法

1.1 試驗(yàn)材料

本文所用的材料為5mm厚的7003鋁合金擠壓型材，其化學(xué)成分如表1所示，該合金的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)要求見表2所示。

1.2 熱處理試驗(yàn)方案

1.2.1 固溶處理

固溶處理主要工藝參數(shù)為固溶溫度和時(shí)間，本文中固溶時(shí)間恒定為1h，而改變固溶溫度，分別選擇450℃、470℃、490℃用作固溶處理的輸入變量，加熱后立即在25℃水中進(jìn)行淬火處理，隨后進(jìn)行時(shí)效處理，采用雙級(jí)時(shí)效制度為105℃/8h+155℃/6h進(jìn)行時(shí)效后

，進(jìn)行不同固溶溫度下的組織性能檢測(cè)分析。

教師要根據(jù)不同年級(jí)學(xué)生的能力布置作業(yè)，一、二年級(jí)的學(xué)生在不留書面作業(yè)的情況下，就要讓他們養(yǎng)成對(duì)知識(shí)探究的興趣，讓學(xué)生不由自主地回憶課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如，在《認(rèn)識(shí)人民幣》這一節(jié)的學(xué)習(xí)后，教師可以問問學(xué)生：“你們知道人民幣都是什么顏色的么？我們國(guó)家的各個(gè)版的人民幣都是不一樣的，同學(xué)們回家看一看人民幣的顏色和圖案，下節(jié)課我們做一個(gè)‘你來形容我來猜’的游戲。同學(xué)們形容看到的人民幣顏色和圖案，我們一起猜一猜是幾元人民幣?！?/p>

1.2.2 時(shí)效處理

經(jīng)固溶處理后，選用不同的時(shí)效處理制度對(duì)7003鋁合金型材進(jìn)行人工時(shí)效處理。本文通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)探究最佳的時(shí)效熱處理制度，研究不同時(shí)效制度下7003鋁合金型材組織及性能變化規(guī)律。

甲洛洛和老婆本瑪雖然是沒褲子的遇見了賣布的，兩個(gè)湊巧組了個(gè)家，把家安在了里塔公村，可這藏族女人不簡(jiǎn)單，她表面上總是對(duì)甲洛洛言聽計(jì)從，可暗地里還是考量著塔公洛洛的能耐，這在甲洛洛把工資交給她時(shí)，從她那有意無意地對(duì)甲洛洛的打量中感覺得出來。

綜上所述，對(duì)進(jìn)行婦科檢查的患者進(jìn)出全面護(hù)理可以有效提升患者對(duì)于護(hù)理的滿意度，推動(dòng)患者身體的恢復(fù)，值得在臨床進(jìn)行推廣。

1.3 試驗(yàn)研究方法

1.3.1 微觀組織

2.3.1 微觀組織

1.3.2 力學(xué)性能

固溶處理對(duì)合金室溫拉伸性能影響如圖4所示，可以看出，隨固溶溫度的升高，拉伸性能呈現(xiàn)先增加后降低的變化，在470℃時(shí)抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均達(dá)到最大值，分別為343MPa、298MPa。而伸長(zhǎng)率則隨固溶溫度的升高逐步降低，在490℃時(shí)最小，最小值為10.1%。這主要與該鋁合金在較高溫度下的再結(jié)晶行為有關(guān)，隨著固溶溫度的升高，合金內(nèi)的第二相粒子固溶更為充分，在隨后的時(shí)效后會(huì)產(chǎn)生更多的析出相，對(duì)合金起到重要的析出強(qiáng)化作用，因此強(qiáng)度會(huì)隨溫度升高而增加；然而繼續(xù)升高溫度，合金發(fā)生再結(jié)晶的程度增大，組織中出現(xiàn)較多且晶粒較大的再結(jié)晶組織，降低了合金的性能。

不久之后，抽簽的公告發(fā)表罰款額時(shí)只說每個(gè)倒霉號(hào)碼的監(jiān)禁天數(shù)。這一簡(jiǎn)化當(dāng)時(shí)并沒有引起注意，具有極大的重要性。那是彩票行業(yè)中第一次出現(xiàn)非金錢因素。效果好得空前。在賭徒們一再要求下，公司不得不增加倒霉號(hào)碼的數(shù)量。

1.3.3 耐蝕性能

電導(dǎo)率測(cè)試參考GB/T 6892-2015執(zhí)行，測(cè)量前先采用標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行校準(zhǔn)，鋁合金型材測(cè)量位置的內(nèi)表面、外表面均需測(cè)試，單位Ms/m，換算成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)退火銅（%IACS）：1Ms/m=1.724%IACS。應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)按照GB/T15970.7-2000執(zhí)行，試驗(yàn)環(huán)境為25℃空氣以及3.5%的中性NaCl溶液。借助MFDL-100型慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，并計(jì)算應(yīng)力腐蝕敏感性指數(shù)（ISSRT）。（圖2）

2 結(jié)果與分析

2.1 固溶處理

2.1.1 微觀組織

圖3為經(jīng)不同固溶溫度處理后的型材組織，可以看出隨固溶的溫度的增加，型材擠壓“流線”組織特征逐漸模糊了，但均未出現(xiàn)較大的再結(jié)晶組織，表明所選擇的固溶溫度對(duì)于該合金組織影響較小。這可能與7系鋁合金的再結(jié)晶行為有關(guān)

，通常認(rèn)為當(dāng)固溶溫度超過450℃時(shí)，合金會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，經(jīng)時(shí)效后獲得細(xì)小的晶粒；隨著溫度的升高，組織中的部分晶粒開始出現(xiàn)二次再結(jié)晶，晶界粗化，進(jìn)而改變?cè)屑?xì)晶組織，使得擠壓“流線”特征模糊。

2.1.2 室溫拉伸性能

在共讀的實(shí)踐中，新教育強(qiáng)調(diào)父母與教師應(yīng)該成為孩子的閱讀榜樣與伙伴，倡導(dǎo)校園里的師生共讀，教師之間的專業(yè)共讀。在新教育的學(xué)校里，教師、學(xué)生、父母之間每天的共讀活動(dòng)，以及共讀以后的共同交流，使得親子、師生之間和教師之間的情感交流得以實(shí)現(xiàn)，相互的認(rèn)同接納感增加，并且使得教育教學(xué)管理達(dá)到事半功倍的良好效果。

室溫拉伸試驗(yàn)參考ISO 6892-1執(zhí)行，拉伸試驗(yàn)在DDL100電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，拉伸速率為2mm/min。（圖1）

2.2.1 正交試驗(yàn)

2.2 雙級(jí)時(shí)效處理

從固溶處理的結(jié)果中可以得知，選擇470℃的固溶溫度時(shí)，7003鋁合金型材具有較高的強(qiáng)度。因此在研究不同雙級(jí)時(shí)效制度對(duì)于合金的組織性能影響時(shí)，固溶處理溫度（470℃）保持恒定。

圖5為不同固溶溫度處理后試樣的拉伸斷口形貌。可以看到斷口上均布滿等軸狀韌窩，為典型的韌性斷裂特征。在450℃的斷口中韌窩的數(shù)量較多，深度較大且形狀更接近等軸狀，說明其塑性比之后溫度稍高的固溶處理更好。同時(shí)在韌窩中可以清晰的看到第二相粒子的存在。隨著固溶溫度的提高，第二相粒子的數(shù)量呈減少的趨勢(shì)，說明高溫固溶時(shí)，合金內(nèi)第二相粒子粗化比較嚴(yán)重，從而影響合金的綜合力學(xué)性能。

為了測(cè)定不同的雙級(jí)時(shí)效制度對(duì)合金性能的影響，合金雙級(jí)時(shí)效的主要實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：預(yù)時(shí)效溫度A（105、120℃）、預(yù)時(shí)效時(shí)間B（4、6、8h）、終時(shí)效溫度C（145、155、165℃）和終時(shí)效時(shí)間D（6、8、10h）。故此實(shí)驗(yàn)采用正交實(shí)驗(yàn)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析得出最佳的雙級(jí)時(shí)效處理制度。從表3結(jié)果中可以看出，實(shí)驗(yàn)經(jīng)2、3兩個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)雙級(jí)時(shí)效后合金具有更高的電導(dǎo)率。

1）目前沒有適合于醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室安全管理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。目前，醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室安全管理的現(xiàn)狀為國(guó)外關(guān)于解決實(shí)驗(yàn)環(huán)境中風(fēng)險(xiǎn)的資料均集中于風(fēng)險(xiǎn)管理方面。而國(guó)內(nèi)與醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面有關(guān)的資料尚很少。

2.2.2極差分析

極差結(jié)果分析如表4所示，在試驗(yàn)取值范圍內(nèi)，采用雙級(jí)時(shí)效對(duì)合金電導(dǎo)率影響最大的為終時(shí)效溫度（C）其次是預(yù)時(shí)效溫度（A）和預(yù)時(shí)效時(shí)間（B），終時(shí)效時(shí)間（D）影響最小。同時(shí)，合金最優(yōu)的雙級(jí)時(shí)效制度就是合金相應(yīng)的性能取得最佳值時(shí)所對(duì)應(yīng)的各個(gè)雙級(jí)時(shí)效的參數(shù)，故選擇A1B3C2D1，即雙級(jí)時(shí)效制度為先進(jìn)行105℃/8h的預(yù)時(shí)效，隨后再進(jìn)行155℃/6h的終時(shí)效。

2.3 時(shí)效制度對(duì)比分析

通過正交試驗(yàn)獲得7003鋁合金型材最佳雙級(jí)時(shí)效制度，并對(duì)比分析工業(yè)生產(chǎn)常用的單級(jí)時(shí)效制度（120℃/24h）下的鋁合金組織及性能差異。

不同熱處理?xiàng)l件下的金相試樣經(jīng)機(jī)械研磨并拋光后，采用Keller腐蝕試劑（1.0mL HF+1.5mL HCl+2.5mL HNO

+95mL H

O）進(jìn)行腐蝕，然后在ZEISSObserver.Z1m金相顯微鏡進(jìn)行組織觀察。采用離子減薄法制備透射試樣，然后置入JEOL-2100透射電子顯微鏡中，對(duì)析出相的形態(tài)、分布進(jìn)行觀察。

圖6（a）為合金經(jīng)120℃/24h單級(jí)時(shí)效處理后的TEM組織，此時(shí)合金晶內(nèi)析出大量的彌散析出相，為G.P區(qū)和少量的η′（MgZn

）相，晶界析出為連續(xù)狀態(tài)的η′（MgZn

）相；圖6（b）為合金經(jīng)過105℃8h+155℃/6h雙級(jí)時(shí)效處理后的TEM組織，晶內(nèi)的析出相出現(xiàn)了長(zhǎng)大并發(fā)生了粗化。晶界處析出相多為鏈狀的平衡態(tài)η（MgZn

）相，也出現(xiàn)了少量的塊狀η平衡相，晶界析出相不連續(xù)。主要是由于雙級(jí)時(shí)效使得合金的晶內(nèi)和晶界析出相具有明顯的長(zhǎng)大和粗化特征，晶界析出相的分布變得更加離散。

2.3.2 力學(xué)性能

圖7為7003鋁合金單級(jí)時(shí)效（120℃/24h）與雙級(jí)時(shí)效（105℃/8h+155℃/6h）的性能對(duì)比。與單級(jí)時(shí)效相比，雙級(jí)時(shí)效處理的合金的硬度從132HV降低到118HV。合金的抗拉強(qiáng)度從362MPa降低到343MPa。但是電導(dǎo)率從30.1%IACS提高到34.2%IACS，一般情況下，電導(dǎo)率與合金抗應(yīng)力腐蝕性能呈正比關(guān)系，表明合金通過雙級(jí)時(shí)效處理在滿足力學(xué)性能基礎(chǔ)上，能夠顯著提高耐腐蝕性能。

2.3.3 應(yīng)力腐蝕

圖8為不同時(shí)效熱處理的試樣在腐蝕溶液中慢應(yīng)變速率拉伸曲線。可以看出，雙級(jí)時(shí)效處理的合金在腐蝕溶液中斷裂強(qiáng)度為295MPa左右，對(duì)應(yīng)斷裂時(shí)的應(yīng)變?yōu)?4.7%；而單級(jí)時(shí)效處理的合金在腐蝕溶液中斷裂強(qiáng)度為280MPa左右，應(yīng)變?yōu)?.5%。通過計(jì)算兩種時(shí)效制度的應(yīng)力腐蝕敏感指數(shù)（ISSRT%）

，單級(jí)時(shí)效（120℃/24h）合金的ISSRT為27.2%，雙級(jí)時(shí)效（105℃/8h+155℃/6h）合金的ISSRT為15.8%，表明雙級(jí)時(shí)效能夠提高該類合金的抗應(yīng)力腐蝕性能。這主要是由于雙級(jí)時(shí)效處理后晶界析出相不連續(xù)，可以降低晶界析出相與基體的電位差，從而降低腐蝕驅(qū)動(dòng)力，在晶界處形成腐蝕坑的難度增大，降低了應(yīng)力集中，從而提高了合金的抗應(yīng)力腐蝕性能。

師：同學(xué)們大致瀏覽了一下這首詩(shī)，那有沒有一個(gè)初步的感受了呢？下面請(qǐng)同學(xué)們?cè)偌?xì)心朗讀這首詩(shī)，咀嚼它帶來的美。

3 結(jié)論

①7003鋁合金型材隨固溶溫度的增加，力學(xué)性能呈現(xiàn)先增加后減少，470℃時(shí)具有最高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，分別為343MPa和298MPa。

②通過正交試驗(yàn)得出7003鋁合金型材熱處理過程中，影響因素的優(yōu)先順序?yàn)椋航K時(shí)效溫度＞預(yù)時(shí)效溫度＞預(yù)時(shí)效時(shí)間＞終時(shí)效時(shí)間。優(yōu)化后的熱處理工藝為470℃固溶處理后水淬，人工雙級(jí)時(shí)效（105℃/8h+155℃/6h）熱處理后，晶粒細(xì)小且第二相彌散分布，合金具有較高的強(qiáng)度和抗腐蝕性能。

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