PDF《7A04 铝合金连续冷却转变曲线的测定》

修订日期:2009-10-08 通信作者:李红英,教授,博士;

电话:0731-88836328;

E-mail:lhying@mail.csu.edu.cn 第20 卷第

4 期 李红英,等:7A04 铝合金连续冷却转变曲线的测定

641 分重要[5?6] . 关于淬火冷却速度,研究者开展了如下两个方面 的研究:一是研究淬火过程中的温度场和应力场的形 成、 分布和发展[7?9] ;

二是研究合金的淬火敏感性及固 溶后慢速冷却过程中的相变[10?13] ,主要采用等温淬火 测得合金的温度―时间―性能(Temperature―Time― Properties, TTP)曲线, 通过 TTP 曲线判断合金的淬火 温度及相变敏感区,但该方法实验工作量大,而且还 不能直观反映铝合金连续冷却过程中的组织和性能变 化.虽然采用淬火因子分析方法,利用 TTP 曲线能对 连续冷却过程合金的性能进行预测[14] ,但由于连续冷 却过程相变的复杂性,淬火因子分析所建立的模型仍 有较大的改进空间[15] .实际生产过程中材料淬火冷却 过程都是连续的,连续冷却转变(Continuous cooling transformation,CCT)曲线对制定淬火工艺具有更重要 的参考价值,有必要对其进行测定和研究. 电阻是组织敏感参量,特别是当固溶体发生溶质 原子偏聚以及沉淀析出等相变时,电阻的变化非常明 显[16] ,采用电阻法研究铜合金[17] 、钛合金[18] 、薄膜材 料[19] 和大块非晶材料[20] 等的相变过程表明,动态电阻 法具有制样简单、 测量精度高以及测量速度快等优点. 本课题组开发了相关的测试设备,利用动态电阻法测 定和研究 7A04 铝合金的 CCT 图,旨在为该合金淬火 工艺的改进提供依据,同时为铝合金淬火敏感性的研 究提供新思路.

1 实验 实验材料为 7A04 热轧板材,轧制总变形量为 98%,厚度为

10 mm,表1所列为合金的化学成分. 采用自主开发的测量系统进行动态电阻测量,对试样 进行加热、保温和冷却的同时连续测量电阻的变化, 图1所示为测量系统的示意图. 试样在

470 ℃固溶

1 h, 分别进行炉冷、 空冷以及 不同程度风冷和液氮冷,测得不同冷却方式的电阻― 温度曲线和温度―时间(冷却曲线),根据电阻―温度 表17A04 铝合金的化学成分 Table

1 Chemical composition of 7A04 alloy (mass fraction, %) Zn Mg Cu Mn Cr 5.0?7.0 1.8?2.8 1.4?2.0 0.20?0.60 0.10?0.25 Ti Fe Si Al 0.10 0.50 0.50 Bal. 图1动态电阻测量系统示意图 Fig.1 Schematic diagram of in-situ resistance measuring system 曲线斜率的变化规律判断相变开始点、相变结束点和 临界冷却速度范围,根据温度―时间曲线计算出对应 的平均冷却速度. 选定一个冷却速度如 0.08 /s ℃ , 对处于固溶温度、 相变开始前温度、相变开始后温度和相变结束后温度 的试样进行水淬,然后利用 SEM 和XRD 对这

4 个试 样进行组织观察和分析, 验证 CCT 图的可靠性. 采用 Sirion

200 场发射扫描电子显微镜对其形貌进行观察 和分析,XRD 分析采用 D/max

2500 X 射线衍射仪进 行,加速电压为

40 kV,扫描速度为 8(?)/min,扫描角 度范围为 10?~80?.

2 结果与分析 2.1 不同冷却速度的电阻―温度曲线及相变点判定 图2所示为在炉冷、空冷、不同程度风冷以及液 氮冷等条件下测得的电阻?温度曲线.为便于比较, 所有曲线的温度区间都取为 470~50 ℃,所标识的冷 却速度均为平均冷却速度. 由图

2 可以看出, 除图 2(h) 的电阻―温度曲线近似为直线外,各冷却速度的电阻 ―温度曲线主要由