Ppt陳子勇--鋁業(yè)講稿

1、新型超高強(qiáng)高韌航空鋁合金材料及其關(guān)鍵制備技術(shù)合作單位：北工大、航材院、青海國(guó)鑫鋁業(yè)合作單位：北工大、航材院、青海國(guó)鑫鋁業(yè)匯匯 報(bào)：北京工業(yè)大學(xué)報(bào)：北京工業(yè)大學(xué) 陳子勇陳子勇 教授教授所屬領(lǐng)域：新材料技術(shù)領(lǐng)域所屬領(lǐng)域：新材料技術(shù)領(lǐng)域 超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+ProcessesOutline一、超高強(qiáng)一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金的特征合金的特征二、超高強(qiáng)二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制合金的跨代設(shè)計(jì)與研制三、高鋅三、高鋅Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金的凝固組織控制研究合金的凝固組織

2、控制研究四、高鋅四、高鋅Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金的材料及樣件制備合金的材料及樣件制備五、結(jié)五、結(jié) 論論超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征晶間共晶晶間共晶晶內(nèi)結(jié)晶晶內(nèi)結(jié)晶鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織晶內(nèi)晶界殘留相晶內(nèi)晶界殘留相均勻化組織均勻化組織微米析出相、微米析出相、晶界主導(dǎo)斷裂晶界主導(dǎo)斷裂晶界析出相制晶界析出相制約腐蝕約腐蝕晶內(nèi)納米析出晶內(nèi)納米析出相主導(dǎo)強(qiáng)度相主導(dǎo)強(qiáng)度亞微米沉淀相亞微米沉淀相阻止基體再結(jié)阻止基體再結(jié)晶晶最終顯微組織最終顯微組織均火處理均火處理變形及熱處理變形及熱處理組織遺傳與演變組織遺傳

3、與演變超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes 抗拉強(qiáng)度高抗拉強(qiáng)度高 500MPa500MPa；延伸率；延伸率 6%6%； 斷裂韌性斷裂韌性 20MPam20MPam1/21/2; ; 淬透性低，如淬透性低，如70557055僅僅40mm;40mm; 耐蝕性差，一般為耐蝕性差，一般為EBEB級(jí)，級(jí)， K KISSCISSC低約為低約為7MPam7MPam1/2 1/2 ； 鑄造性能不好，易產(chǎn)生偏析、熱裂、冷裂；鑄造性能不好，易產(chǎn)生偏析、熱裂、冷裂； 加工變形（鍛造、軋制、擠壓）困難。加工變形（鍛造、軋制、擠壓）困難。機(jī)械及加工性能機(jī)械及加工性能一、超高強(qiáng)Al-Zn

4、-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes艦載無(wú)人機(jī)艦載無(wú)人機(jī)陸基無(wú)人機(jī)陸基無(wú)人機(jī)軍機(jī)客機(jī)軍機(jī)客機(jī)軌道交通軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes：Zn8%：Zn8%合金上限含量（合金上限含量（% %）1011121314時(shí)間（年）1940年1950年1960年1970年1980年1990年2000年7075-T6高強(qiáng)度7475-TXX高強(qiáng)、耐蝕7050-TXX高強(qiáng)、高韌、耐蝕7055-T77超高強(qiáng)、耐蝕7085-T74超高強(qiáng)、高淬透高強(qiáng)高強(qiáng) 高強(qiáng)、

5、高韌高強(qiáng)、高韌 、耐蝕、耐蝕 超高強(qiáng)、耐蝕超高強(qiáng)、耐蝕 高強(qiáng)、高淬透高強(qiáng)、高淬透 下一代下一代國(guó)外超高強(qiáng)鋁合金的發(fā)展國(guó)外超高強(qiáng)鋁合金的發(fā)展一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes7707570507475715070557085強(qiáng)度強(qiáng)度、斷裂韌度、斷裂韌度 抗應(yīng)力腐蝕抗應(yīng)力腐蝕斷裂韌度斷裂韌度斷裂韌度斷裂韌度，剝落腐蝕改善，剝落腐蝕改善強(qiáng)度強(qiáng)度斷裂韌度斷裂韌度 淬透性淬透性美國(guó)：美國(guó)：俄羅斯：俄羅斯：B95B96B95B9631933強(qiáng)度強(qiáng)度、斷裂韌度、斷裂韌度 抗應(yīng)力腐蝕抗應(yīng)力腐蝕斷裂韌度斷裂韌度塑性塑性，斷裂韌度，斷裂

6、韌度，強(qiáng)度，強(qiáng)度斷裂韌度斷裂韌度 淬透性淬透性熱處理狀態(tài)：熱處理狀態(tài)：T6T73T76T736（T74）T77（T78、T79）熱處理狀態(tài)：熱處理狀態(tài)：T1T3T2高強(qiáng)度、低韌性高強(qiáng)度、低韌性高強(qiáng)度、高韌性高強(qiáng)度、高韌性高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕方向發(fā)展高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕方向發(fā)展7xxx系合金系合金主體合金牌號(hào)及熱處理狀態(tài)的演變主體合金牌號(hào)及熱處理狀態(tài)的演變一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes高強(qiáng)高強(qiáng)/高韌高韌高韌高韌/高淬透性高淬透性高強(qiáng)高強(qiáng)/高韌高韌/高耐蝕高耐蝕仿制仿制/研究國(guó)外研究國(guó)外牌號(hào)牌號(hào)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)裝備國(guó)內(nèi)生

7、產(chǎn)裝備/技技術(shù)特點(diǎn)術(shù)特點(diǎn)主干合金主干合金本地化本地化以以7050為基為基礎(chǔ)合金礎(chǔ)合金國(guó)內(nèi)主干合金確定國(guó)內(nèi)主干合金確定主元素成分調(diào)整主元素成分調(diào)整微合金化元素調(diào)整微合金化元素調(diào)整Zn、Mg、CuEr、Zr、Cr、Mn、Ti聯(lián)合加入聯(lián)合加入Zn：810.5、Mg：1.22.3、Cu：1.32.0、Er: 0.20.5研究思路：可焊可焊總體技術(shù)路線：國(guó)內(nèi)超高強(qiáng)鋁材發(fā)展思路及技術(shù)路線國(guó)內(nèi)超高強(qiáng)鋁材發(fā)展思路及技術(shù)路線7A55、7A60、7A85一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes1）先進(jìn)鋁合金均受美鋁、加鋁、德鋁和凱撒）先進(jìn)鋁合

8、金均受美鋁、加鋁、德鋁和凱撒鋁業(yè)等國(guó)際寡頭專利壟斷；鋁業(yè)等國(guó)際寡頭專利壟斷；2）國(guó)外加緊了在中國(guó)的的專利布局，其中高）國(guó)外加緊了在中國(guó)的的專利布局，其中高鋅（鋅（10wt.%）超高強(qiáng)耐損傷鋁材開(kāi)始在中）超高強(qiáng)耐損傷鋁材開(kāi)始在中國(guó)專利申請(qǐng)；國(guó)專利申請(qǐng)；3）國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了三代鋁合金的批量生產(chǎn)，四代）國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了三代鋁合金的批量生產(chǎn)，四代鋁合金及高鋁合金及高Zn的超高強(qiáng)鋁合金研究落后；的超高強(qiáng)鋁合金研究落后；沒(méi)有沒(méi)有自主自主知識(shí)知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)權(quán)技術(shù)技術(shù)落后落后國(guó)內(nèi)超高強(qiáng)鋁材現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)超高強(qiáng)鋁材現(xiàn)狀一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes國(guó)內(nèi)

9、超高強(qiáng)鋁合金存在問(wèn)題國(guó)內(nèi)超高強(qiáng)鋁合金存在問(wèn)題：成分范圍被國(guó)外專利封鎖，高性能組織模式不清成分范圍被國(guó)外專利封鎖，高性能組織模式不清大尺寸鑄錠熔鑄困難，冶金質(zhì)量及均勻性不好大尺寸鑄錠熔鑄困難，冶金質(zhì)量及均勻性不好精密擠壓材質(zhì)量差，擠壓型材尺寸受限精密擠壓材質(zhì)量差，擠壓型材尺寸受限缺乏自主產(chǎn)權(quán)的熱處理技術(shù)與裝備缺乏自主產(chǎn)權(quán)的熱處理技術(shù)與裝備一、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的特征超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes創(chuàng)立一個(gè)新牌號(hào)，形成適于國(guó)內(nèi)裝備條件的超創(chuàng)立一個(gè)新牌號(hào)，形成適于國(guó)內(nèi)裝備條件的超高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金整套制備技術(shù)；高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金整套制備技術(shù)；強(qiáng)度比

10、第四代強(qiáng)度比第四代7055的提高的提高20%，達(dá)，達(dá)600MPa以以上，其它性能與上，其它性能與7055相當(dāng)；相當(dāng)；T74狀態(tài)強(qiáng)度與第四代狀態(tài)強(qiáng)度與第四代7055的的T77狀態(tài)相當(dāng)，狀態(tài)相當(dāng)，淬透性更好，可以制備淬透性更好，可以制備40-80mm的中厚板。的中厚板。材料實(shí)現(xiàn)跨代設(shè)計(jì)，突破國(guó)外專利封鎖材料實(shí)現(xiàn)跨代設(shè)計(jì)，突破國(guó)外專利封鎖形成高通量、多層次強(qiáng)韌化耐蝕設(shè)計(jì)理論；形成高通量、多層次強(qiáng)韌化耐蝕設(shè)計(jì)理論；二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制No.DateZ

11、nMgCub(MPa)(%)KIC(MPa.m1/2)characteristic707550年代年代5.1-6.12.1-2.91.2-2.0510626低強(qiáng)度、低斷裂韌性及低強(qiáng)度、低斷裂韌性及耐蝕性能耐蝕性能705590年代年代7.6-8.41.8-2.32.0-2.6593724高強(qiáng)高韌、較低耐蝕性高強(qiáng)高韌、較低耐蝕性能、低淬透性能、低淬透性708521世紀(jì)初世紀(jì)初7.0-8.01.2-1.81.3-2.0515831低強(qiáng)度、高韌性低強(qiáng)度、高韌性高淬透高淬透超鋁超鋁新一代新一代10降低降低降低降低700835高強(qiáng)高韌、較好耐蝕性高強(qiáng)高韌、較好耐蝕性(兼顧高損傷、高淬透兼顧高損傷、高淬透)

12、典型牌號(hào)合金主元素含量、鋅鎂比、銅鎂比變化趨勢(shì)圖典型牌號(hào)合金主元素含量、鋅鎂比、銅鎂比變化趨勢(shì)圖超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（一）（一） 合金成分的設(shè)計(jì)合金成分的設(shè)計(jì) 13組組(Zn+0.8Cu) / Mg=6，考察，考察Zn含量對(duì)合金性能的影響；含量對(duì)合金性能的影響； 2、4組考察微合金元素組考察微合金元素Er對(duì)合金性能的影響；對(duì)合金性能的影響； 2、5組在組在Cu取下限時(shí)，考察取下限時(shí)，考察(Zn+0.8Cu) / Mg分別為分別為6，7的合金性的合金性能的變化。能的變化。合金編號(hào)合金元素含量（wt.%）ZnMgCuZrErBeAlXHJ-19.0

13、1.7(0.3)1.7(0.3)0.1200.002bal.XHJ-210.01.9(0.3)1.7(0.3)0.1200.002bal.XHJ-311.02.1(0.3)1.7(0.3)0.1200.002bal.XHJ-410.01.9(0.3)1.7(0.3)0.120.060.002bal.XHJ-510.01.6(0.3)1.4(0.3)0.1200.002bal.二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（二）二） 鑄造與變形工藝鑄造與變形工藝 鑄造采用常規(guī)半連續(xù)鑄造技術(shù)，澆注溫度鑄造采用常規(guī)半連續(xù)鑄造

14、技術(shù)，澆注溫度670750oC，鑄造速度，鑄造速度20200mm/min。半連鑄制得的原始鑄錠規(guī)格為。半連鑄制得的原始鑄錠規(guī)格為286mm，重量為，重量為230kg。半連續(xù)鑄造結(jié)晶器半連續(xù)鑄造結(jié)晶器二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes 合金鍛造工藝為：棒材在合金鍛造工藝為：棒材在400保溫保溫1h，隨后分兩步進(jìn)行模鍛，將其鍛，隨后分兩步進(jìn)行模鍛，將其鍛壓成厚度約為壓成厚度約為20mm的盤(pán)狀，總的變形量為的盤(pán)狀，總的變形量為82 %。鍛壓時(shí)上下模加熱溫。鍛壓時(shí)上下模加熱溫度為度為400420。鍛壓后材料空冷。鍛

15、壓后材料空冷。合金鍛造示意圖合金鍛造示意圖二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes 合金在合金在400擠壓，擠壓比擠壓，擠壓比15.41，即將合金由截面直徑，即將合金由截面直徑280mm的棒材擠壓成截面的棒材擠壓成截面100mm40mm的帶板。為了區(qū)別擠壓帶板的的帶板。為了區(qū)別擠壓帶板的各向異性，將擠壓方向即縱向用字母各向異性，將擠壓方向即縱向用字母L表示，垂直擠壓方向的長(zhǎng)橫表示，垂直擠壓方向的長(zhǎng)橫向用向用T表示，短橫向用表示，短橫向用S表示。表示。合金擠壓示意圖合金擠壓示意圖二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金

16、的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（三）（三） 熱處理工藝與性能表征熱處理工藝與性能表征鍛造材料：鍛造材料：a)b)合金鍛造后熱處理示意圖合金鍛造后熱處理示意圖a) a) 單級(jí)時(shí)效處理單級(jí)時(shí)效處理, b) , b) 雙級(jí)時(shí)效處理雙級(jí)時(shí)效處理二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes鍛造材料：鍛造材料：合金鍛造后單級(jí)時(shí)效性能合金鍛造后單級(jí)時(shí)效性能合金b/MPa0.2/MPa5/%/%IACSXHJ-27006698.731.4XHJ-37036748.431.4二、

17、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（四）（四） Zn11Zn11合金精確熱合金精確熱處理強(qiáng)韌化工藝與性處理強(qiáng)韌化工藝與性能表征能表征擠壓材料（擠壓材料（L L）：）：時(shí)效工藝時(shí)效工藝對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)T狀狀態(tài)態(tài)Hvb/MPa0.2/MPa5/%KC/MPam1/2120oC/24hT6213.67437236.830.66110oC/2h+160oC/10hT74196.36556467.236.93120oC/24h+190oC/15minT78202.17236878.945.12120oC/24h+180oC/60

18、min+120oC/24hT77203.56866817.033.26二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（五）（五） Zn10Zn10合金精確熱處理強(qiáng)韌化工藝與性能表征合金精確熱處理強(qiáng)韌化工藝與性能表征擠壓材料（擠壓材料（L L）：）：雙峰時(shí)效工藝HVb/MPa0.2/MPa5/%KIC/MPa1/2120/24h+190/5min203.27537309.036.2120/24h+190/10min201.372068012.041.9120/24h+190/15min204.071870813.035.

19、2120/24h+190/20min208.173867610.734.8450500550600650700750800Elongation/%Strength/MPa 56789101112131415double-peaks ageingover ageingb/MPa0.2/MPa5/% single-peak ageing7637337206806576409.712.09.3010203040506037.241.9 KIC/(MPam1/2) single-peak ageing double-peaks ageing over ageing31.4二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-C

20、u合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（六）（六） Zn/MgZn/Mg比對(duì)合金性能的影響比對(duì)合金性能的影響11.512.012.513.0550600650700750800Elongation/%Strength/MPa b/MPa 0.2/MPa 5/% Zn+Mg/wt.%89101112 合金Zn+Mg（wt.%）Zn/Mg b/MPa 0.2/MPa 5/% KIC/MPam1/2XHJ-313.104.87 748 723 8.3 30.2 XHJ-411.994.93 763 733 9.3 31.4 XHJ-511.666

21、.06 715 680 11.3 34.3 Zn/Mg 6.06 4.93 4.87合金合金Zn+Mg和和Zn/Mg比值以及單級(jí)比值以及單級(jí)峰值峰值時(shí)效后性能時(shí)效后性能二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes（七）（七） 合金淬透性研究合金淬透性研究25mm100mm15mm試樣夾頭噴水嘴140mm水淬端硬度測(cè)試截面10mm140mm25mmL試樣取樣位置圖試樣取樣位置圖末端淬火實(shí)驗(yàn)示意圖末端淬火實(shí)驗(yàn)示意圖二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Pr

22、ocesses三種合金的端淬曲線三種合金的端淬曲線 XHJ2XHJ2和和XHJ4XHJ4的淬透深度相近，可以達(dá)到的淬透深度相近，可以達(dá)到60mm60mm，XHJ5XHJ5相對(duì)于前兩種合金淬相對(duì)于前兩種合金淬透深度有較明顯的優(yōu)勢(shì)，可以超過(guò)透深度有較明顯的優(yōu)勢(shì)，可以超過(guò)80mm80mm。0102030405060708090100110120130140180190200210220hardeness (HV)Distance (mm) XHJ290%HV010203040506070809010011012013014018019020021022090%HVhardeness (HV)Dist

23、ance (mm) XHJ4010203040506070809010011012013014018019020021022090%HVhardeness (HV)Distance (mm) XHJ5合金編號(hào)合金元素含量（wt.%）ZnMgCuZrErBeAlXHJ-210.01.9(0.3)1.7(0.3)0.1200.002bal.XHJ-410.01.9(0.3)1.7(0.3)0.120.060.002bal.XHJ-510.01.6(0.3)1.4(0.3)0.1200.002bal.二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Material

24、s+Processes兩種合金的兩種合金的TTP曲線曲線硬度的硬度的90% 兩種合金的敏感溫度區(qū)分別約為兩種合金的敏感溫度區(qū)分別約為210-390和和220-370，鼻尖溫，鼻尖溫度分別約為度分別約為303和和267，孕育時(shí)間約為，孕育時(shí)間約為14.03s和和22.73s，XHJ5表現(xiàn)表現(xiàn)出較低的淬火敏感性。出較低的淬火敏感性。100101102103150200250300350400450500 Temperature (oC)Time (s) XHJ5 XHJ4二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes-8-

25、7-6-5-4-3-2-0.90-0.88-0.86-0.84-0.82-0.80-0.78-0.76-0.74-0.72-0.70 單峰時(shí)效 雙級(jí)過(guò)時(shí)效 雙峰時(shí)效 回歸再時(shí)效 E/VlgJ/(A*cm-2)bdca時(shí)效工藝Ecorr（V vs.SCE）icorr（A/cm2）單峰時(shí)效-0.848.175雙級(jí)過(guò)時(shí)效-0.743.286雙峰時(shí)效-0.8117.11回歸再時(shí)效-0.785.012Zn11合金擠壓帶板腐蝕性能合金擠壓帶板腐蝕性能二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制（八）（八） 合金耐蝕性能研究合金耐蝕性能研究超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Proc

26、esses（九）（九） 合金時(shí)效微觀組織演變合金時(shí)效微觀組織演變ab AlZnMgCuEr Zr(a) Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu, (b) Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu-0.12Zr-0.06Er合金合金393K下時(shí)效初期下時(shí)效初期(001)面的溶質(zhì)原子分布面的溶質(zhì)原子分布 形成Zn/Mg原子簇、Zn/Mg/Cu復(fù)合團(tuán)簇 添加Zr、Er合金的原子簇更彌散細(xì)小時(shí)效初期時(shí)效初期Zn/Mg原子簇平均尺寸變化原子簇平均尺寸變化合金固溶態(tài)的合金固溶態(tài)的DSC曲線曲線二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Proces

27、sesAl3ErGPGPAl3ErAl-10Zn-1.9Mg-1.7Cu-0.12Zr-0.06Er合金超常穩(wěn)定相及合金超常穩(wěn)定相及 區(qū)形態(tài)區(qū)形態(tài)SSS(過(guò)飽和固溶體過(guò)飽和固溶體)GP區(qū)區(qū)亞穩(wěn)亞穩(wěn)相相相相二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes120/72h時(shí)效后時(shí)效后XHJ-4的的TEM顯微組織顯微組織165/8h時(shí)效后時(shí)效后XHJ-4的的TEM顯微組織顯微組織135/24h時(shí)效后時(shí)效后XHJ-4的的TEM顯微組織顯微組織二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Mat

28、erials+Processes20 nmaPFZ50 nmb311313220133c合金在合金在120oC/24h+190oC/15min時(shí)效的時(shí)效的TEM顯微組織及衍射花樣顯微組織及衍射花樣 (a) 晶內(nèi)晶內(nèi), (b) 晶界晶界, (c) Al SADP332Zn10+Zn/Mg5.97Zn10+Zn/Mg6.95Zn10+Zn/Mg5.97+Er Er微合金化高微合金化高Zn鋁合金帶板心部晶界組織鋁合金帶板心部晶界組織加Er后，晶界斷續(xù)球化二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes熱處理制度熱處理制度基體沉

29、淀相種類基體沉淀相種類基體沉淀相尺寸基體沉淀相尺寸晶界沉淀相晶界沉淀相無(wú)沉淀析出帶無(wú)沉淀析出帶固溶固溶90/24hGP+（少量）（少量）35nm連續(xù)約連續(xù)約15nm120/0.5hGP35nm連續(xù)約連續(xù)約10nm120/24hGP+35nm 58nm連續(xù)連續(xù)1520nm約約25nm120/72hGP+78nm斷續(xù)斷續(xù)3035nm4050nm135/24hGP+912nm連續(xù)連續(xù)3035nm4050nm165/8hGP+1020nm斷續(xù)約斷續(xù)約25nm約約35nmXHJ-4XHJ-4時(shí)效析出過(guò)程顯微組織演變特征時(shí)效析出過(guò)程顯微組織演變特征二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)

30、Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes時(shí)效工藝時(shí)效工藝MPtGBPPFZ120oC/24h細(xì)?。患?xì)??；相相晶界很窄，晶界析出相部分沿晶晶界很窄，晶界析出相部分沿晶界連續(xù)分布界連續(xù)分布寬度約寬度約30nm110oC/2h+160oC/10h粗大；粗大；相、相、 相相晶界沉淀相粗化嚴(yán)重，呈棒狀，晶界沉淀相粗化嚴(yán)重，呈棒狀，沿著晶界斷續(xù)分布沿著晶界斷續(xù)分布較明顯，寬度較明顯，寬度約約35nm120oC/24h+190oC/15min細(xì)??；細(xì)小；相、相、 相相晶界析出相比過(guò)時(shí)效尺寸要小，晶界析出相比過(guò)時(shí)效尺寸要小，沿著晶界斷續(xù)分布沿著晶界斷續(xù)分布寬度約寬度約25nm120oC

31、/24h+180oC/60min+120oC/24h粗大；粗大；相、相、 相相晶界沉淀相粗化較嚴(yán)重，呈棒狀，晶界沉淀相粗化較嚴(yán)重，呈棒狀，沿著晶界斷續(xù)分布沿著晶界斷續(xù)分布較明顯，較明顯，寬度寬度約約70nmZn11（XHJ-3）在不同時(shí)效狀態(tài)下的顯微組織特點(diǎn)）在不同時(shí)效狀態(tài)下的顯微組織特點(diǎn)二、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金的跨代設(shè)計(jì)與研制超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes三、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固組織控制研究（一）復(fù)合變質(zhì)細(xì)化中間合金的制備（一）復(fù)合變質(zhì)細(xì)化中間合金的制備熔體自蔓延反應(yīng)法熔體自蔓延反應(yīng)法合金成分合金成分重量重量（Kg）編號(hào)編號(hào)

32、鋁錠質(zhì)量鋁錠質(zhì)量(kg)中間合金質(zhì)中間合金質(zhì)量量(kg)粉末粉末(kg)AlTiC/BAl-5Ti-1B-0.1Er50143.40.834.2192.50.5Al-5Ti-0.3C-0.2Er50244.51.662.622.50.151.將粉末按上表比例均將粉末按上表比例均勻混合，壓制預(yù)制塊。勻混合，壓制預(yù)制塊。2.將鋁錠熔化，調(diào)整到將鋁錠熔化，調(diào)整到所需溫度，用石墨鐘罩所需溫度，用石墨鐘罩壓入預(yù)制塊，攪拌十分壓入預(yù)制塊，攪拌十分鐘。鐘。3.待反應(yīng)結(jié)束，除氣精待反應(yīng)結(jié)束，除氣精煉，靜置扒渣，澆鑄成煉，靜置扒渣，澆鑄成型。型。擠壓桿材擠壓桿材超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials

33、+ProcessesAl-Ti-B合金鑄態(tài)組織 (a)0Er (b)0.1Er（二）復(fù)合變質(zhì)細(xì)化中間合金的組織特征（二）復(fù)合變質(zhì)細(xì)化中間合金的組織特征三、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固組織控制研究超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+ProcessesabcAl-Ti-B合金擠壓態(tài)組織 (a)自制 (b)國(guó)產(chǎn) (c)進(jìn)口三、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固組織控制研究超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+ProcessesacbgdefAl-Ti-B-ErAl-Ti-B-Er添加量添加量(wt.%)(wt.%)對(duì)對(duì)Al-10Zn-Al-10Zn-1.9Mg

34、-1.6Cu-0.12Zr1.9Mg-1.6Cu-0.12Zr合金鑄態(tài)組織的合金鑄態(tài)組織的影響，影響，a. 0 b. 0.2 c. 0.5 d. 07 e. 1 f. a. 0 b. 0.2 c. 0.5 d. 07 e. 1 f. 1.5 g. 21.5 g. 2三、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固組織控制研究超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+ProcessesEr 對(duì)對(duì)Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu合金鑄態(tài)晶粒度的影響合金鑄態(tài)晶粒度的影響鉺添加量對(duì)鉺添加量對(duì)Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu合金凝固組織的影響合金凝固組織的影響 （1）0 Er（2）0 .1

35、 Er （3）0.2Er（1）（2）（3）（三）（三）ErEr含量對(duì)凝固組織的影響含量對(duì)凝固組織的影響三、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固組織控制研究超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes合金成分：合金成分： Al-10Zn-2.0Mg-1.2Cu-0.12Z Al-10Zn-2.0Mg-1.2Cu-0.12Zr均勻化工藝：均勻化工藝：400400/4h+467/4h+467/30h/30h擠壓工藝：預(yù)熱擠壓工藝：預(yù)熱400400/0.5h/0.5h，430430擠壓，擠壓比：擠壓，擠壓比：17.6:117.6:1固溶工藝：固溶工藝：472472/3h/3h

36、淬火：淬火：20202525120120/21h/21h；120120o oC/24h+190C/24h+190o oC/15minC/15min；110110o oC/24h+160C/24h+160o oC/10hC/10h優(yōu)化的成分與成形工藝優(yōu)化的成分與成形工藝高強(qiáng)高強(qiáng)高強(qiáng)高韌高強(qiáng)高韌高韌耐蝕高韌耐蝕四、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的材料及樣件制備超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes400mm的的Zn10合金鑄錠合金鑄錠低低倍倍組組織織斷斷口口四、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的材料及樣件制備超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Proc

37、essesZn10合金深水魚(yú)雷殼體樣件合金深水魚(yú)雷殼體樣件35012004.5mmZn10合金擠壓帶板合金擠壓帶板401004500mm四、高鋅Al-Zn-Mg-Cu合金的材料及樣件制備超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金Materials+Processes 聶祚仁聶祚仁, , 陳子勇陳子勇, , 莫遠(yuǎn)科莫遠(yuǎn)科, , 于振興于振興, , 黃暉黃暉. . 稀土稀土ErEr微合金化的微合金化的Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金及合金及其制備方法其制備方法P. P. 專利號(hào)專利號(hào): 201010596991.6: 201010596991.6 陳子勇陳子勇, , 于振興于振興, , 莫遠(yuǎn)科莫遠(yuǎn)科, , 聶祚仁聶祚仁. . 一種提高一種提高Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金強(qiáng)韌化