等通道转角挤压后时效处理对含钪7075铝合金的影响

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1、等通道转角挤压与时效处理对含钪7075铝合金的影响摘要：单向加压后，进行等通道转角挤压与低温时效处理，测试其对含钪7075铝合金机械性能的影响。在373 K温度下时效20-30小时可以实现最佳时效强化效果。在经过等通道转角挤压时效处理后，7×51铝合金的屈服强度以及极限抗拉强度分别已经达到680 MPa和730 MPa。单纯的采用等通道转角挤压技术将7075进行三道次处理，所显示的屈服强度和极限抗拉强度分别是667 MPa和677 MPa，可见，等通道挤压时效所达到的效果更显著。等通道转角挤压后，进行的时效处理还能有效提高合金的拉伸韧性。未经过等通道转角挤压和经过等通道转角挤压的7×51

2、铝合金在373 K温度下时效时，二者的加工硬化能力方面会有很大的差异。根据模型来探究在材料塑性变形期间，硬化机制和软化机制哪一个在一定程度上起了积极作用，等通道转角挤压处理的合金，其低应变硬化速率可以认为是由于滑移导致的软化起了重要作用，而强化相的析出只起很小的作用。1.介绍等通道转角挤压技术在加工过程中不需要减少工件的横截面积，而且被公认为通过剧烈变形，晶粒细化增强各种金属合金强度的一种相当有效的方法。经过第一道次ECAP后，塑性变形程度会显著增大，屈服强度由缓慢的增长变为显著增长，同时第一次加载后拉伸韧性在很大程度上降低，应变以较低的变化率进一步增加，这是大多数经过ECAP处理的合金

3、都会显示出的一个共同趋势。最近，KIM等人通过研究ECAP处理对6061铝合金时效强度的影响，发现在ECAP前进行固溶处理与在ECAP后进行低温时效处理均对强化有相当有效的作用。单向轧制的6061铝合金经过ECAP+时效处理，其屈服强度 (325 MPa) 比相同成分铝合金ECAP处理+完全退火所达到的屈服强度 (210 MPa) 提高55 %，其屈服强度值甚至比在完全退火状态下经过六道次ECAP处理得到的强度值还要高。ECAP+时效处理所产生的强化效果已经在另一种可热处理铝合金-2024得到证实。在经过ECAP+时效处理后可得到630 MPa高的屈服强度，这比2024合金在完全退火状态

4、下经过一道次ECAP处理后所达到的强度300 MPa显著提高了110 %，甚至比四道次ECAP后的强度还要高。以上结果说明ECAP+时效处理对于提高时效硬化铝合金的强度是一种非常有效的方法。事实上，仅仅ECAP似乎对于强化的需求已经足够了。ECAP进行的次数的减少使得ECAP进程更加经济和富有成效。此外，对于阻止随着重复加压导致的延伸率的进一步降低也有重要意义，这其中反复加压是由于加工硬化能力的降低引起的。目前研究的目的是研究ECAP+低温时效对含钪7075铝合金 (7×51) 机械性能的影响。含钪铝合金由于高强度细小连贯析出相Al3Sc的存在，可以有效的阻止位错运动并且可以在高温下获得

5、稳定的细晶组织，这种析出相有着比较高的数量密度。因此，可以预测ECAP处理的7×51铝合金比之前研究过的ECAP处理的其他铝合金会显示出更高的强度。将ECAP处理的7×51铝合金的加工硬化性能与未ECAP处理的7×51铝合金的性能进行比较，两者的加工硬化性能都是建立在由Luk´aˇc和Bal´ık发明的加工硬化模型基础上分析的。表17×51和7075铝合金的化学成分合金元素ZnMgCuZrScCrMn7×518.692.892.650.090.09<0.010.0170755.1–6.12.1–2.91.2–2.0<0.25–0.2–0.28<0.32.实验过程用于本实验的挤压的7×51

6、铝合金的化学成分在表1已经给出，常规7075铝合金的成分也给出。在7×51合金中钪的含量为0.1%。在挤压过的材料上切取直径为14.5 mm，长100 mm的棒材，在743 K温度下固溶处理5 h，室温下进行水淬。淬火后的样品在进行ECAP之前在冰箱中放置2 h。ECAP处理在一个由半散件组成的平模中进行，该平模在垂直和水平通道之间有一个90◦的内角以及一个30◦的曲率角。对于这种平模的设计，有效应变通过平模累积在单通道的值是0~1。润滑剂采用二硫化钼。固溶处理的工件在预热的模具内加热到428 K或453 K并保温10 min，然后通过ECAP技术进行挤压处理。在经过第一道次ECAP处理

7、后，迅速取出工件，然后在冰箱中放置，以防止自然时效的影响。随后将工件根据三个不同的温度 (373 K,393 K和413 K) 进行人工时效：从而决定ECAP后的最佳时效环境。微观硬度测试和拉伸试验用来评定经ECAP处理的7×51铝合金的强度和韧性。维氏硬度采用加载100 g，加载15 s，在平面上与纵轴平行进行测量，并且随机选取不同的10个点分开测量。拉伸试验在室温下进行，而且在恒定的加载速度条件下，初始应变速率为5×10−4 s