Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的主要特点是较低的密度、较高的强度、较好的焊接性能、较好的加工成型性能以及较好的韧性和抗应力腐蚀能力,广泛应用在航空航天、轨道交通和汽车制造等领域[1,2]
汽车用高强度铝合金的冷成形性非常差,因此固溶完成后立即在冲压模具上进行冲压成形和淬火,即实行热成形——淬火一体化[2]
在成形过程中还必须有足够高的淬火速率,以确保成形后的性能
高强度铝合金的淬火敏感性非常高
在淬火过程中,随着淬火速率的降低晶内析出大量的淬火平衡相,晶界析出相粗化,时效后合金力学性能和抗应力腐蚀性能降低
其原因是,淬火速率降低时固溶体分解后在(亚)晶界和弥散粒子上析出无强化效果的第二相,消耗了溶质原子,进而减少了时效沉淀强化相的数量[3,4,5]
研究表明:7050铝合金和7055铝合金的力学性能随着淬火速率的降低而降低[6,7,8],李承波等[9]研究发现,7085铝合金的力学性能和耐腐蚀性能均随淬火速率的下降而降低
陈送义等研究发现淬火速率对7085合金的力学性能和腐蚀性能也有显著的影响[10,11]
上述研究工作大多定性的揭示了淬火析出相跟性能之间的关系,本文深入研究淬火速率对汽车用高强铝合金力学性能的影响,得出淬火析出相与性能间的定量关系,并分析其机理
1 实验方法
材料用7075铝合金冷轧薄板,厚度为3 mm,成分为Al-5.46Zn-2.24Mg-1.28Cu-0.21Cr(质量分数,%)
将样品在SX-4-10型箱式电阻炉中固溶,固溶温度为475℃,保温时间为15 min
然后分别进行室温水淬、沸水淬火、室温油淬和空气淬火,淬火速率分别为960℃/s、98℃/s、10.8℃/s和1.8℃/s [7]
淬火转移时间小于5 s
淬火冷却至室温再在油浴炉中进行时效,时效工艺为:120℃/24 h
使用CSS-44100型万能材料力学实验拉伸机测试试样的室温拉伸性能,拉伸速度为2 mm/min
用HV-5小负载维氏硬度计测量硬度值,用7501型涡流电导仪测量电导率,样品的面积约为 20 mm×20 mm;在TecnaiG220型 TEM 电镜上进行TEM观察,加速电压为 200 kV,样品磨成厚0.08 mm薄片,冲成?3 mm圆片,然后双喷减薄,电解液为20% HNO3+80% CH3OH(体积分数),温度低于-20℃
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