PDF《时效对 7055 铝合金淬火敏感效应的影响》

2007 年2月262 合金固溶后快速淬火时,非均匀形核被抑制,基 本没有析出相产生.而慢速淬火时有大量的第二相通 过非均匀形核析出和长大,典型的透射电镜观察结果 如图

2 所示. 晶粒内部析出了大量粗大的 η 平衡相(图2(a)),这些相大部分在 Al3Zr 粒子上形核长大,与文 献[5, 7]的研究结果相同.由于与基体有不同的取向关 系,这些 η 平衡相呈板条状或盘片状.晶界上也观察 到有 η 平衡相析出,如图 2(b)所示,这些相只覆盖了 部分晶界而呈不连续分布. 图2慢速淬火态合金的 TEM 像Fig.2 TEM images of coarse precipitates in slow-quenched alloy: (a) Inside grain;

(b) On grain boundary 2.2.2 合金时效后的组织 对快速和慢速淬火合金

121 ℃,

24 h 和80 ℃,

24 h+121 ℃,

24 h 时效后的组织进行了透射电镜观察. 结果如图

3 所示. 由图可知,快速淬火合金双级时效后基体内析出 情况与单级时效相似,主要是细小弥散的针状 η′相和 GP 区, 所以合金强度高. 此外基体中还存在很多尺寸 为30 nm 左右的 Al3Zr 弥散粒子 (如图 3(a)箭头所示) , 也可起到一定的附加强化作用[8] .但晶界上析出相略 有差别,如图 3(c)和(e)所示.单级时效后晶界上析出 相大小较均匀,且呈链状分布,无沉淀析出带很窄. 双级时效后晶界上的第二相尺寸有所增加,并呈离散 化分布趋势,晶界无沉淀析出带宽度略有增加. 慢速淬火合金时效后基体中除有细小弥散强化相 外,还有大量粗大的 η 平衡相,如图 3(b).慢速淬火 过程中形成的粗大平衡相较稳定,在后续的时效时吸 收周围的溶质原子进一步长大,并在其周围形成无沉 淀析出带,典型的组织如图

4 所示,虽然远离这些相 的基体中仍可析出细小弥散的强化相,但难以起到较 好的强化作用[6] .此外,还可以看出大部分 η 平衡相 中有一个 Al3Zr 粒子,如图

4 中箭头所示,这也可以 说明慢速淬火时 η 平衡相大部分于 Al3Zr 粒子上形核 析出.此外,从图 3(c)~(f)可看出,慢速淬火合金基体 中强化相的密度明显比快速淬火的小,所以合金强度 更低.晶界无沉淀析出带明显宽化,这是由于晶界附 近空位和溶质贫乏的结果[9] .另外晶界上析出相尺寸 差别很大.这是因为慢速淬火过程中析出的第二相时 效时可吸收周围的溶质原子快速长大,抑制晶界其它 部分新的第二相的形核和长大,造成晶界析出相大的 尺寸差别, 如图 3(d)中箭头 A(淬火过程的晶界析出相, 时效时继续长大)和B(时效时晶界析出相)所示.慢速 淬火合金双级时效后基体中析出的强化相密度明显比 单级时效的大,如图 3(d)和(f),晶界上析出相尺寸有 所增加,更加离散化.

3 分析与讨论 合金时效时强化相的形成是一个均匀形核长大的 过程[4, 6] ,其发生需要高过饱和度的溶质和空位.溶质 原子的损失会导致强化相的减少,导致合金强度的永 久下降;

空位浓度低不利于强化相均匀弥散析出,但 通过时效处理可减小这种不利影响[6, 10] .一般认为, AlZnMgCu 合金较低温度时效的析出序列为[9, 11] :过 饱和固溶体(SSSS)→GP 区→η′相→η 相. 因此 GP 区的尺寸、密度及分布对 η′相的形成和 时效强化效果至关重要.快速淬火时,合金基体中溶 质和空位浓度高,大量较稳定的 GP 区可快速形成, 双级时效对其性能影响不大[11] .而慢速淬火导致溶质 和空位浓度同时下降,均匀形核温度也降低[12] ,形成 的GP 区少且不稳定.若直接在