２０１４年３３期 科技一向导 ◇科技之窗◇ 塑性变形喷射成形７０５５铝合金组织和性能的影响 王彦成 （太重集团锻造分公司 山西太原０３００２４） 【摘要】运用喷射成形技术制备的超高强度铝合金因其优异的性能，被广泛的应用在航空航天等制造行业。但喷射成形制备的合金沉积 坯因组织中存在大量孔隙而使其强度低、塑性较差，进而阻碍了其发展和应用。而通过寻求合理的加工工艺及热处理制度被认为是提高超高强 铝合金力学性能的有效途径。 ， 【关键词】塑性变形；喷射成形；７０５５铝合金 ， 本文以喷射成形７０５５铝合金为研究对象．采用金相显微分析 为７－３．三次挤压态抗拉强度为３７５ ＭＰ，硬度为６８．４（ＨＲＢ）、伸长率为 （ＯＭ）、ｘ射线扫描分析（ＸＲＤ）、差热分析（ＤＳＣ）等测试仪器，研究了喷 ６．８。 ‘ 射成形７０５５铝合金的单级固溶制度和单级时效制度、恒温多次变形 从其不同的性能可以看出，沉积态喷射成形７０５５铝合金的抗拉 态及热处理对喷射成形７０５５铝合金沉积态的显微组织和力学性能的 强度为１０５ＭＰａ，经过多次变形后的喷射成形７０５５铝合金的抗拉强度 影响．为该合金加工工艺提供理论依据 内容如下： 分别为２８５ＭＰａ、３３５ ＭＰａ以及３３５ＭＰａ。且变形态合 的抗拉强度比 喷射成形７０５５铝合金的显微组织为等轴晶粒．晶粒尺寸大小为 比沉积态合金的抗拉强度。均普遍提高。同时，喷射成形７０５５铝合金 ５０ Ｉｎ左右，主要由ｄ—Ａ１相和ＭｇＺｎ：相组成，合金的抗拉强度为 在不同变形次数下，其抗拉强度和伸长率也不相同，从一次变形到三 １０５ＭＰａ。在４ｏｏｏｃ￣ｋ＿过恒温多次变形后。组织致密．力学性能显著提 次变形．三次变形后的抗拉强度最大．但伸长率最低；不同状态下的喷 高。三次变形态的抗拉强度和硬度最高．分别为：３７５ＭＰａ和６８．４ＨＲＢ， 射成形７０５５铝合金的硬度也不相同．初始沉积态合金的硬度最低 伸长率为：６．８％。 ４５．６ＨＲＢ．变形态合金的硬度在三次变形状态下最高，其硬度值达到 运用喷射成形技术制备的超高强度铝合金因其优异的性能．被广 ６８．４ＨＲＢ，其硬度随着变形次数的增加而依次升高。总之，合金经过不 泛的应用在航空航天等制造行业。但喷射成形制备的合金沉积坯因组 同次数变形后，其力学性得到了明显提高，均比喷射成形沉积态合金 织中存在大量孔隙而使其强度低、塑性较差，进而阻碍了其发展和应 的力学性能高。 用 而通过寻求合理的加工工艺及热处理制度被认为是提高超高强铝 其力学性能不断提高是因为喷射成形态７０５５ 铝合金组织中存在 合金力学性能的有效途径 有大量的孔洞，合金晶粒的平均尺寸比较大，力学性能差；合金经过变 本文以喷射成形７０５５铝合金为研究对象．采用金相显微分析 形后其组织中的孔洞消除，晶粒破碎，组织得到致密，随着变形次数的 （ＯＭ）、Ｘ射线扫描分析（ＸＲＤ１、差热分析（ＤＳＣ）等测试仪器，研究了喷 增加．合金中的孔洞越来越少，晶粒的破碎的程度也越来越大，在三次 射成形７０５５铝合金的单级固溶制度和单级时效制度、恒温多次变形 变形后，合金组织中的孔洞基本消除，组织的致密度最高，故其抗拉强 态及热处理对喷射成形７０５５铝合金沉积态的显微组织和力学性能的 度在不同次数变形态合金中最高．硬度最大，但相应的伸长率却依次 影响．为该合金加工工艺提供理论依据。 下降。 目前在航天航空领域．喷射成形７０５５铝合金因其优良的力学性 ４．ＸＲＤ衍射结果 能被作为制作飞机零部件的材料 本文主要研究了喷射成形７０５５铝 经过ＸＲＤ衍射结果分析可知．沉积态合金主要由 一Ａ１相和 合金沉积态的组织和力学性能及塑性变形后合金的组织和力学性能 ＭｇＺｎ 相组成。合金经恒温多次变形在冷却过程中会析出 ＭｇＺｎｚ相 的变化。 ，且ＭｇＺｎ２相峰强度随变形次数有所增加，变形次数越多，ＭｇＺｎ２相析 １．喷射成形７０５５铝合金沉积态组织 ． ．出越多 喷射成形７０５５铝合金沉积态的显微组织。从资料中可以看出，喷 ５．小结 射沉积７０５５铝合金坯锭的组织均匀，晶粒为等轴晶．同时晶粒间存在 （１）相比铸态７０５５铝合金．喷射成形７ｏ５５铝合金沉积态的组织 大量的孔洞．而孔洞的大小、数量和晶粒的大小同喷射成形时的成形 更加均匀．晶粒为等轴晶．但合金组织中存在大量的孔洞．在一定程度 距离、成形速率及雾化压力等因素密切相关。而铸态７０５５铝合金组织 上降低了其力学性能。 中的晶粒尺寸平均在１５０１ｘｍ左右．且晶界比较粗 （２）沉积态喷射成形７０５５铝合金在４００％经过恒温多次变形后，晶 ２．不同变形次数下合金的显微组织 粒和相破碎，组织致密，力学性能提高 随着变形次数的增加，其抗拉 本文主要是对喷射成形７０５５铝合金经不同次数变形后．对其组 强度和硬度均依次增大．变形态合金的强度分别为：２９３ＭＰａ、３３５ＭＰａ 织进行分析。具体变形工艺为：变形温度４００℃．累积应变量为８．总变 和３７５ＭＰａ：其硬度分别为：５８．３ＨＲＢ、６４．５ＨＲＢ和６８．４ＨＲＢ；但变形态 形次数分别为一次、二次、三次，均分应变量。多次变形试样中间道次 合金的伸长率却一次降低，分别为７．８％、７＿３％和６．５％。 变形之后．空冷．然后重新回炉加热进行下一次变形．中间保温时间 （３）经ＸＲＤ分析可知．沉积态和挤压态合金中均存在第二相颗粒 ６０ｍｉｔｔ．变形完毕后直接空冷 Ｍ ｎ：。主要是因为合金经过变形后空冷，随着温度的降低，部分第二 喷射成形７０５５铝合金在４００℃经过塑性变形后．沉积态合金中存 在的等轴晶粒破碎．合金组织中存在的孔洞．在变形过程中得到焊合， 项颗粒析出。 基本消失。且合金经过不同次数的塑性变形后．其致密程度也不相同。 合金在一次变形后．其组织中还存在少量的孔洞以及破碎的晶界：二 【参考文献】 ‘ 次变形后．合金组织中的孔洞比一次变形后组织中的减少．组织更加 ［１］王晓敏，董尚利，周玉，陈贻瑞．工程材料学【Ｍ］．修订版．哈尔滨：哈尔滨工业大 致密；而三次变形后，合金中的孔洞基本消失，晶粒变的更加破碎，分 学出版社．２００５：１４４—１４５， ｒ 布更加弥散均匀．合金的组织更加致密 ｃ 陈昌麒．超高强度铝合金的发展［Ｊ】．中国有色金属学报，２００２（３）：２２—２７． ３．不同次数变形态合金的力学性能 ［３］曾渝，尹志民，潘青林．超高强铝合金的研究现状及发展趋势［Ｊ】＿中南工业大 学学报 经过拉伸和硬度实验．沉积态喷射成形７０５５铝合金和多次变形 ［４］Ｂｅｆｆｏｒｔ Ｏ，Ｓｏｌｅｎｔｈａｌｅｒ ｃ，Ｓｐｅｉｄｅｌ Ｍ Ｏ．Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ 态合金的力学性能为：沉积态抗拉强度为１０５ＭＰ、硬度为３０．６（ＨＲＢ）、 ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｏｆ ａ ｓｐｒａｙ－ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ａ１——Ｃｕ－Ｍｇ－Ａｇ－Ｍｎ。 Ｔｉ－・Ｚｒ ａｌｌｏｙ ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｈｅａｔ 伸长率为１．５，一次挤压态抗拉强度为２５５Ｍｐ、硬度为５３．３（ＨＲＢ）、伸 ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｍｅｅｈａｎｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 长率为８．３，二次挤压态抗拉强度为３３５ＭＰ、硬度为６４．５（ＨＲＢ）、伸长率 Ａ，１９９５，１９１：１１３－１２ｏ． １８４
