新型抗晶间腐蚀5xxx系铝合金的析出强化机理研究
批准号:
51301017
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
张迪
依托单位:
学科分类:
E0104.金属结构材料与力学行为
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张济山、孟春艳、马鹏程、侯胜利、南文争
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中文摘要
高强度抗腐蚀易焊接Al-Mg合金以固溶强化和加工硬化为主要强化手段,是船板和装甲板轻量化的最佳选择之一。但Mg大于5-6%时,进一步增加Mg含量对合金抗腐蚀和热加工性能损害极大,使该系合金的发展受到极大的限制。AA5059合金中添加一定量的Zn可使合金的强度和耐蚀性获得显著提高,但对未来尖端的船舶、军车所需Al-Mg系合金来说仍然不足。本项目拟突破传统Al-Mg合金的成分设计思路,通过大幅度提高合金中的Zn含量,使加工硬化型Al-Mg合金具有析出强化能力,即在晶内形成大量含Zn相,从而在不损坏抗腐蚀性能的条件下,使新合金同时实现加工硬化、固溶强化和析出强化能力,显著提升合金的强度水平。课题将针对析出强化的控制及机理进行系统深入分析研究,同时研究新合金的抗晶间腐蚀机理。建立新型合金成分、加工处理、组织和性能间的关联模型,为研究开发具有自主知识产权的新型高性能船舶及装甲用铝合金材料奠定基础。
英文摘要
Among all the Al alloys, Al-Mg alloy has been one of the most suitable materials for vessels and military vehicles due to its reasonable mechanical properties, good corrosion resistance and good weldability. Generally, Al-Mg alloy is strengthened by solid solution strengthening and work hardening. When Mg content is higher than 5-6%, the corrosion resistant property and hot rolling capacity dramatically decrease with increasing Mg content, which greatly limited the development of the alloy. By the addition of a small amount of Zn, AA5059 achieves higher mechanical and corrosion resistant properties. But it is still not enough for the use on advanced vessels and military vehicles.In this proposal, we are able to transfer the traditional non-heat treatable Al-Mg alloy to precipitation hardened alloy by the addition of a large amount of Zn than AA5059. The Zn containing intermetallic compound will serve as the main precipitation strengthening phase inside the grain. By optimizing the ageing and precipitation process, the newly developed alloy will simultaneously possess work hardening, solid solution strengthening and precipitation hardening, and thus dramatically increase the strength of the alloy. At the same time, we are able to reduce the amount of Al-Mg intermetallic compound and prevent continuous precipitation on the grain boundary. Thus, improve the intergranular corrosion resistant property of the alloy. In this proposal, we systematically investigate the mechanism of precipitation hardening and the mechanism of intergranular corrosion during ageing treatment. The final goal is to establish the corresponding relationship between the properties, microstructure, chemical composition and ageing treatment of the newly developed Al-Mg alloy.
高强度抗腐蚀易焊接Al-Mg合金以固溶强化和加工硬化为主要强化手段,是船板和装甲板轻量化的最佳选择之一。但Mg含量大于5-6%时,进一步增加Mg含量对合金抗腐蚀和热加工性能损害极大,使该系合金的发展受到极大的限制。AA5059合金中添加一定量的Zn可使合金的强度和耐蚀性获得显著提高,但对未来尖端的船舶、军车所需Al-Mg系合金来说仍然不足。. 本项目突破传统Al-Mg合金的成分设计思路,通过大幅度提高合金中的Zn含量(3%),系统研究合金的时效析出工艺对合金性能的影响,确定合金的最佳时效工艺(T6工艺)为90℃/24h+140℃/24h,使加工硬化型Al-Mg合金具有析出强化能力,即在晶内形成大量弥散析出的T-Mg32(AlZn)49相,使新合金同时实现加工硬化、固溶强化和析出强化能力,显著提升合金的强度水平。第一级时效相比自然时效可以形成更加稳定的GP区,而在第二级时效过程中长大形成强化相T',显著提高合金的强度。明确T相的时效析出序列为:过饱和固溶体SSSS→球状GP区→过渡相T''→过渡相T'→平衡相T-Mg32(AlZn)49。. 同时系统研究了不同单级以及双级时效析出工艺下合金的抗晶间腐蚀性能。合金在双级时效条件下比单级时效具有优良的抗晶间腐蚀性能。晶间腐蚀深度随时效时间的增加呈先增大后减小趋势,腐蚀深度最大值出现在过时效时。合金时效析出过程中晶界析出相T-Mg32(AlZn)49相为阳极,无沉淀析出带和Al基体是阴极,晶间腐蚀更容易沿连续的晶界析出相进行扩展。. 为了进一步显著提高合金的抗晶间腐蚀性能,开发了适用于新型合金的回归再时效处理工艺(RRA)。通过优化合金的回归温度和时间以及预时效工艺最终确定合金的RRA工艺为:将合金进行T6时效处理后在420℃进行1h的回归处理,然后再进行T6时效处理。此时晶界析出相粗化呈断续分布,相比T6状态显著提高了合金的抗晶间腐蚀性能,而细小的晶内析出相弥散分布在基体中,继续保持T6状态的高强度。. 本研究成功开发出具有高强度抗腐蚀能力的新型Al-Mg-Zn系合金板材,为研究开发具有自主知识产权的新型高性能船舶及装甲用铝合金材料奠定基础。
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Effects of Cu addition on the precipitation hardening response and intergranular corrosion of Al-5.2Mg-2.0Zn (wt.%) alloy
效果%20of%20Cu%20添加%20上%20%20析出%20硬化%20响应%20和%20晶间%20腐蚀%20of%20Al-5.2Mg-2.0Zn%20(wt.%)%20合金
DOI:10.1016/j.matchar.2016.11.004
发表时间:2016-12-01
期刊:MATERIALS CHARACTERIZATION
影响因子:4.7
作者:Cao, Cheng;Zhang, Di;Zhang, Jishan
通讯作者:Zhang, Jishan
Correlations between stress corrosion cracking, grain boundary precipitates and Zn content of Al-Mg-Zn alloys
Al-Mg-Zn合金应力腐蚀开裂、晶界析出物与Zn含量的相关性
DOI:10.1016/j.jallcom.2015.09.159
发表时间:2016-01-15
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Meng, Chunyan;Zhang, Di;Zhang, Jishan
通讯作者:Zhang, Jishan
DOI:--
发表时间:2015
期刊:材料研究学报
影响因子:--
作者:孟春艳;张迪;庄林忠;张济山
通讯作者:张济山
Microstructure characterization in a sensitized Al–Mg–Mn–Zn alloy
敏化Al-Mg-Mn-Zn合金的显微组织表征
DOI:10.1007/s12598-015-0665-4
发表时间:2018-02
期刊:Rare Metals
影响因子:8.8
作者:Di Zhang;Pingping Liu;Linzhong Zhuang;Jishan Zhang
通讯作者:Jishan Zhang
Effects of alloying elements and processing parameters on the Portevin-Le Chatelier effect of Al-Mg alloys
合金元素和加工参数对Al-Mg合金Portevin-Le Chatelier效应的影响
DOI:--
发表时间:2015
期刊:International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials
影响因子:--
作者:Pengcheng Ma;Di Zhang;Linzhong Zhuang;Jishan Zhang
通讯作者:Jishan Zhang
新型Al-Mg-Zn系合金T-Mg32(AlX)49相的析出行为及其强化机制研究
- 批准号:51971019
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:张迪
- 依托单位:
5xxx系铝合金的快速时效析出强化及锯齿变形行为研究
- 批准号:51571013
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:张迪
- 依托单位:
国内基金
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