《晶界結構和晶界析出相對Al-Zn-Mg-Cu合金斷裂及腐蝕的影響》是依託中南大學，由黃蘭萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：晶界結構和晶界析出相對Al-Zn-Mg-Cu合金斷裂及腐蝕的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃蘭萍
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Al-Zn-Mg-Cu超強合金高密度析出強化的同時，析出相易在大角度再結晶晶界上富集、連續分布，導致晶界斷裂特徵顯著，嚴重降低斷裂韌性和抗腐蝕性能。本課題以提高Al-Zn-Mg-Cu超強合金斷裂和腐蝕性能為目標，從調控晶界析出和晶界結構入手，提出新型熱處理及新型多元複合微合金化調控基體晶粒微取向和晶界析出相成分及分布，降低晶內晶界電位差結構差，提高腐蝕抗力，同時調控多尺度彌散相與時效相組態，提高變形阻力均勻性，尋求並確立超強高韌耐蝕特徵微結構；本課題將晶界析出相與基體晶粒微取向調控有機集成，為解決Al-Zn-Mg-Cu超強合金強化與斷裂及腐蝕抗力的矛盾提供新途徑。本研究主要包括：預析出及二次時效晶內晶界析出特徵與規律，及其對合金腐蝕與斷裂的調控作用與晶界析出韌化機理；新型彌散相的多元合金化及其晶體結構、熱穩定性和抑制再結晶規律的研究；形變回復微取向細晶基體小角晶界預析出及二次時效析出特徵。
結題摘要
AlZnMgCu超強合金廣泛套用於航空航天領域和地面運載工具，在國民經濟和國防軍事領域具有不可或缺的作用。AlZnMgCu超強合金元素含量高，納米尺度相在晶內高密度析出大幅提高強度的同時，晶界析出相易在大角度再結晶晶界富集連續析出，晶界斷裂特徵顯著，嚴重降低材料的斷裂韌性和抗腐蝕性能。本課題研究了新型熱處理制度晶內晶界析出特徵與規律，及其對合金腐蝕與斷裂的調控作用與晶界析出韌化機理；新型彌散相的多元合金化及其晶體結構、熱穩定性和抑制再結晶；形變回復微取向細晶基體新型熱處理小角晶界析出特徵及對合金斷裂與腐蝕的影響與作用。研究結果表明：①合金經465℃高溫近平衡析出處理後，在保持合金時效狀態強塑性的同時，明顯提高合金抗腐蝕性能。經高溫近平衡析出後合金晶界析出相明顯粗化、離散分布且Cu含量顯著增加。合金經過新型時效TXX處理後，強度與T6狀態接近，斷裂韌性、腐蝕性能有較大提高。相較於T6時效，TXX時效合金晶內強化析出相細小密集，極少量長大，晶界析出相粗大離散，Cu含量增加，無明顯PFZ，且在晶界析出細小析出相。②常規低溫時效處理的合金PFZ和基體電位較正，成為微電池腐蝕的陰極；晶界析出相電位較負，成為陽極。晶界析出相Cu含量增加，析出相電極電位正移。新型熱處理提高晶界析出相Cu含量，降低了晶界析出相與PFZ和基體間的電位差，是新型熱處理制度提高合金應力腐蝕性能的重要原因。③在純Al及合金中複合添加Zr-Cr-Yb/Ti/Pr，形成大量與鋁基體共格的(Al,Cr)3(Zr, Yb/Ti/Pr) 細小彌散相，顯著抑制基體亞晶長大和再結晶，使合金基體保持以小角晶界為主的形變回復組織。複合添加Zr-Cr-Yb/Ti/Pr在提高合金硬度、強度和斷裂韌性的同時，顯著改善合金的抗腐蝕性能。④多元複合微合金化AlZnMgCu合金經過新型熱處理後，強硬度相較於T6狀態略低，但相差不多；斷裂韌性和抗腐蝕性改善較大，這與多元複合微合金化及其形成的形變回復細晶基體小角晶界和新型熱處理方式改變晶界析出的協同調控有關。經過新型熱處理後，合金仍保留回復亞晶組織，晶內分布大量 (Al,Cr)3(Zr,X) 細小彌散相和位錯，強化相η'細小密集均勻分布，小角度亞晶界橢圓狀析出相分離、不連續，PFZ不明顯。本課題確立了超強高韌耐蝕特徵微結構，為合金保持超高強度的同時提高斷裂及腐蝕抗力提供了新方向和新途徑。
