7xxx铝合金的微观组织(金相分析)
7系铝合金的动态力学性能
摘要材料在复杂的服役环境中可能受到各种不同载荷的作用，对材料在不同加载条件下力学行为的研究是完善材料开发、应用以及进行新材料及结构设计的基础。
目前，国内对7005 铝合金的研究尚处于初级阶段，对于这类新型高性能铝合金在动态加载条件下的力学行为研究仍然十分匮乏。
另外，作为目前研究材料动态力学行为最为常用的实验设备——分离式霍普金森压杆（SHPB）和分离式霍普金森拉杆（SHTB）。
本实验研究热处理之后的七系铝合金的动态力学性能。
首先对7005铝合金分别进行固溶，时效，回归，再时效等不同的热处理工艺在动态应变下力学行为和响应，采用分离式Hopkinson 压杆装置对7005 铝合金试件分别进行动态压缩，利用光学显微镜对压缩后试件进行了微观组织观察。
最后结论发现试件在固溶时效。
回归温度180℃升温10min保温30min 时在应变为0.013 时才到达应力123.6MPa。
（应力随应变变化的最快，但是达到的最大应力在所有试验中时最小的）。
关键词动态加载; 分离式霍普金森压杆; 七系铝合金; 微观组织AbstractMaterials will be subjected by various loads in complicated application environment; so,studying the mechanical properties of the materials under different loading conditions is the basis for application and design of the materials. At present, the research on 7005 aluminum alloy is just at the starting stage in China, and the research on the mechanical behaviors of 7005 aluminum alloy under different loading conditions is still very scarce. Meanwhile, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) and the split Hopkinson tensile bar (SHTB) are the most commonly used test equipments of dynamic mechanics. The dynamic mechanical properties of the seven-series aluminum alloy after heat treatment were studied. Firstly, 7005 aluminum alloy was subjected to different heat treatment processes, such as solid solution, aging, regression and re-aging, respectively. Under dynamic strain, the 7005 aluminum alloy specimens were dynamically compressed by separate Hopkinson bar, The microstructures were observed after compression. Finally, the specimen in solid solution, and the regression temperature 180 ℃（Warming up for ten minutes Hold for ten minutes）shows that the stress reaches 123.6MPa when the strain is 0.013 . (Stress is the fastest change with strain, but the maximum stress reached is the smallest in all trials).Key words dynamic loading; separate Hopkinson pressure bar; 7××× aluminum alloy; microstructure目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 铝元素简介 (3)1.2.1 一系到六系铝合金简介 (3)1.2.2 七系铝合金发展概述 (4)1.3 铝合金的热处理工艺 (4)1.3.1 铝合金固溶工艺 (5)1.3.2 铝合金时效工艺 (5)1.3.3 热处理时的沉淀顺序 (7)1.4 铝合金显微组织 (7)1.4.1 7xxx系铝合金显微表征技术 (7)1.4.2 7 xxx系铝合金缺陷及研究方向 (8)1.5 霍普金森杆技术综述 (8)1.5.1 霍普金森杆装置的构造 (8)1.5.2 霍普金森杆装置实验的原理 (9)1.5.3 霍普金森杆实验的要求 (9)1.5.4 霍普金森杆的国内外研究现状 (10)1.6 7xxx系铝合金动态力学性能研究的意义 (11)2 实验部分 (12)2.1实验材料的准备 (12)2.2 7005铝合金的热处理 (12)2.2.1固溶处理 (13)2.2.2回归再时效处理 (13)2.3 试件霍普金森杆实验 (14)2.3.1 实验材料的准备 (14)2.3.2 实验装置的连接 (14)2.3.3 应变片的粘贴与连接 (14)2.3.4 计算机上调试软件 (16)2.3.5 冲击试样和操作时注意事项 (18)2.4 波形分析的计算机操作 (18)2.4.1 波形的预处理 (18)2.4.2 软件分析波形 (19)2.5 切试件磨金相 (20)3 分析与讨论 (21)3.1 流动应力分析 (21)3.1.1 固溶和时效对动态力学性能的影响 (21)3.1.4回归180℃对动态力学性能的影响 (24)3.2 微观组织分析 (25)4 结论 (29)5 致谢 (30)参考文献 (31)附录A (33)附录B (40)1 绪论1.1 课题研究背景材料的力学性能是十分复杂的,它依赖于许多因素。
铝合金的相变
Al-Cu-Mg系合金欠时效态中S’’相高分辨照片
2.铝合金中的相变
各阶段脱溶产物
过渡相
平衡相
平衡相
Al-Mg-Si合金中过渡相向平衡相的转变 平衡相在成分与结构方面均处于平衡状态，一般与基体不共格，但亦有一定的结 晶学位向关系。由于其与基体的不共格性，其界面能高，形核功也高，往往在晶 界处形核。或随时效的进行由过渡相长大转变形成。
Materials Science and Engineering A 477(2008)392-398
2.铝合金中的相变
回归现象－RRA（retrogression and reaging ）
定义： 合金经时效后，会发生时效强化，若将经低 温时效后的合金在比较高的温度（低于固溶 温度）下短期加热并迅速冷却，合金所表现 出的性质与固溶淬火态相似，这种现象称为 回归。 优点： 在不降低合金强度的基础上提高铝合金的应 力腐蚀抗力。可用于工业上零件的整形与修 复，恢复塑性。
C4 C5 C6
时效后硬度增量与二元合金成分关系
最高强度的时效合金位于接近最大溶解度位置，由于固溶体过饱和 浓度越高分解越迅速，其达到强化最大值时效时间也最短。
3.影响铝合金中相变的主要因素
1.合金成分
G.P.区强化 0.6%Ag G.P.区析出
G.P.区溶解
0.3%Ag
0.6%Ag
未添加Ag
0.3%Ag 未添加Ag
2.铝合金中的相变
调幅分解（spinodal decompostition ）
增幅分解是单相固溶体分解为两相混合物的一种特殊方式，其特殊之点是 在这一分解过程中不需要新相的形核。
在无限溶解固溶体中，如果溶解时为吸热过程，当温度较低时，自由能 曲线中部有上凸(凹向朝下)部分出现，这时单一的固溶体的自由能不是最低， 可以分解为结构相同而成分不同两个相混合物
7075锻件氧化色斑分析
7075锻件氧化色斑分析摘要：7075合金锻件阳极氧化后表面出现色斑，颜色发黑的现象，影响产品的外观美观。
采用金相、成分分析等手段对存在色斑区域内的组织，成分进行综合分析。
通过分析得出产生色斑的主要原因是，由于组织中出现主要强化相大量析出，阳极氧化过程中，晶粒内部大量存在的可溶性弥散析出相造成了氧化膜中的大量细小孔洞缺陷，这些微观空洞缺陷改变了氧化膜的结构，从宏观反映出氧化膜颜色发黑。
同时区域偏析也对锻件热处理固溶不均匀起促进作用。
随着锻件横截面积的增大，造成在固溶热处理过程中锻件中心的冷却速度低于边部冷却速度，使得已经固溶的部分相产生了脱溶现象，进而体现出局部析出质点偏多的情况。
关键词：7075铝合金；阳极氧化；色斑；偏聚0 前言7075铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系合金，具有高强度、低密度和热加工性能好等优点，但较差的耐腐蚀性制约了其应用。
硬质阳极氧化是一种特殊的阳极氧化方法，也称厚膜阳极氧化。
铝及其合金经硬质阳极氧化处理后，表面可生成厚度达几十到几百微米的氧化膜，该膜层具有较高的硬度、耐磨性及耐蚀性、良好的耐热性和绝缘性、较强的结合力，可显著提高铝基材的使用性能，使其在国防、机械制造、航空航天等领域得到广泛的应用。
但某单位在生产7075合金锻件氧化着色后出现表面颜色不均一的色斑区域，影响工件的外观美观，本文通过色差区域内的工件组织分析、成分、对零件正常部位与色差部位的合金基体组织对比分析，并以此为依据，对造成氧化色差的原因进行探讨。
查阅相关文献，发现7075铝合金硬质氧化工艺研究相对较少。
因此，本文通过对硬质阳极氧化电解液浓度、电流密度、溶液温度、氧化时间等因素进行调整，研究不同工艺参数对7075铝合金硬质氧化膜层性能的影响，优化7075铝合金硬质氧化工艺。
某公司生产的7075合金锻件坯料，经过机械加工后，进行硫酸阳极氧化处理，1 问题件的解剖和观察1.1 色斑工件局部宏观观察1#和2#试样的外观形貌见图1（a、b、c）和图2（a、b、c）所示。
7xxx铝合金的微观组织(金相分析)
a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
2. 1 多相合金的浸蚀
多相合金的浸蚀，除了有 单相合金反应特征外，由 于组织中有明显的相组成 物，电位差距较大，发生 相之间的电化学腐蚀，其 中一相被溶去一薄层，而 相界被浸蚀较深呈现凹坑， 结果在相与相界间相与相 间出现凹坑，从而显示出 相或组织
不同放大倍数下的珠光体 a)高倍 b)中倍 c)低倍
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工（轧制、挤 压、锻造）
微观组织检测
固溶 + 时效
性能测试
机理研究
3. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析） 3. 1 铸锭的金相分析
7136铝合金铸态金相组织照片 （1）晶界存在较多非平衡结晶相 （2）晶界较粗、弯曲（铸造缺陷多） （3）存在过饱和固溶体（冷却速度快） （4）存在成分偏析现象（晶粒内部有枝晶）
BSE分析：
再结晶晶粒 ：内部均匀 未再结晶晶粒：内部不均匀
EBSD分析（晶界图）：
EBSD 再结晶：晶粒内部无小角度晶界 未再结晶: 晶粒内部有小角度晶界
3. 5.1 轧制变形铝合金的微观组织（典型组织）
等轴晶粒沿轧制方
向被拉长为纤维组
织
未溶相沿轧制方向 呈链状排列
7B50铝合金轧制变形态金相组织图 a）80% b）90% c）95% d）图b局部放大
常用的金相பைடு நூலகம்示方法
1. 光学法
把金相试样放在反射光中，把 肉眼无法分辨的光学信息转化 为可变衬度的方法。如偏振状 态与位向差异，试样不经过其
他显示方法，只利用显微镜上
铝合金铸锭（未腐蚀） 组成相与基体对入射 光的反射能差异大 的特殊附件来实现的
2. 化学浸蚀法
铝合金显微组织图册
显微组织图册1、4032挤压棒：500X下共晶硅（灰色相）尺寸---正常组织状态：H112 腐蚀时间：15-25S2、4032铸棒：铸态（共晶硅呈灰色条状，成团簇状）均质（共晶硅灰色圆形均匀分散在样品上初晶硅一般＞20um2、合金：3003 状态：均质腐蚀时间：20-30S200X 正常组织500X 正常组织正常组织（抛痕严重）3、合金：6005 /6005A 状态：均质腐蚀时间：30-40S200X 正常组织500X正常组织正常组织（抛光效果不好）4、合金：6061 状态：均质腐蚀时间：30-40S200X正常组织500X正常组织200X均质效果不佳500X均质效果不佳腐蚀时间过短，境界不明显5、合金：6063 状态：均质腐蚀时间：30-40S200X正常组织500X正常组织拖尾严重---抛一段时间后旋转180度，可避免此类事件发生磨痕（研磨效果不佳）6、合金：6088B 状态：均质腐蚀时间：30-40S200X正常组织500X正常组织200X均质效果不佳200X均质效果不佳7、合金：6B10 状态：均质腐蚀时间：30-40S200X正常组织200X正常组织500X正常组织腐蚀时间过长腐蚀时间过短，晶界不明显9、合金：YF66C（同时测量晶粒尺寸）状态：均质腐蚀时间2-3minYF66F 200X正常组织YF66F 500X正常组织YF66H 100X 过烧组织YF66H 200X 过烧组织YF66H 200X 过烧组织11、合金：7032 状态：均质腐蚀时间：40-50S200X正常组织（未均质，已腐蚀15S）500X正常组织（未均质，已腐蚀15S）200X正常组织（未均质，未腐蚀）200X正常组织（未均质，未腐蚀）12、锻件合金：4032 腐蚀时间：15-25S模锻件状态：T6 状态：均火态状态：H11213、锻件合金：6B10 腐蚀时间：30-35S（正常组织）模锻件状态：T6 200X 模锻件状态：T6 500X 14、板材合金6XXX 图中黑点：未固溶相（正常组织）15、锻件4032 过烧16、铸锭YF66CM 过烧。
铝及铝合金的金相检验
– 五级针孔
• GB/T3246.2-2000《变形铝及铝合金制品低 倍组织检验方法》
– 缺陷分为22种 – 晶粒度检验 – 断口检验
变形铝合金的缺陷
• 疏松、非金属夹杂、氧化膜、化合物（一 次晶）、羽毛状晶、光亮晶粒、气孔、冷 隔、铸造裂纹、板材分层、缩尾、成层、 挤压裂纹、淬火裂纹、粗晶环、焊合不良 、锻造裂纹、压质效果评定：
– 提高合金的综合性能，硅得到细化，呈点球状。 – 标准：JB/T7946.1-1999《铸造铝硅合金变质》 – 钠变质分为6级、磷变质分为4级
• 热处理过烧组织评定
– 标准：JB/T7946.3-1999《铸造铝硅合金过烧》 – 分为5级
• 晶粒度评定
– 标准：JB/T7946.4-1999《铸造铝铜合金晶粒度》 – 晶粒度分为8级
– 铸造铝硅合金(ZL1XX)、铸造铝铜合金(ZL2XX) 、铸造 铝镁合金(ZL3XX) 、铸造铝锌合金(ZL4XX) 、压铸铝 合金
• 变形铝合金
– 热处理不可强化铝合金
• 纯铝L系列、防锈铝LF系列
– 热处理可强化铝合金
• 硬铝LY、锻铝LD、超硬铝LC等
铝合金分类状态图
铝合金的宏观检验
• 1、试样的制备
相 – Mg2Si、Al2Cu、Al2CuMg等
Al-Si二元合金状态图
铝铜合金
• ZL2xx系列
– 可通过热处理强化，具有高的强度和耐热性， – 铸造性比铝硅系差 – 强化相Al2Cu、
Al-Cu二元合金状态图
变形铝合金
变形强化铝合金
• 只能采用加工硬化的方法来提高强度
– 纯铝 – 防锈铝
铝合金金相组织检验与力学性能实验
实验1.31.4铝合金金相组织的观察及力学性能测定一、实验目的1. 巩固制备金相试样的方法与技术2. 了解各种加工工艺对铝合金显微组织以及力学性能（硬度）的影响二、实验内容1.对4种试样进行硬度测试本次试验采用的是TH320全洛氏硬度计。
洛氏硬度的试验原理：将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分两个步骤，在初试验力F 和主试验力F 先后作用下，压入试样表面，保持一定时间，卸除主试验方，保留初试验力，此时的压入深度为h ，在初试验力作用下的压入深度为h ，它们之差e （^h ）来表示压痕深度的永久增量。
每压入0.002mm 为一个洛氏硬度单位。
°洛氏硬度试验原理图如图1所示样品测试面需要经过200号水砂纸磨光，以满足测试得粗糙度要求。
背面平整，测试面与背面没有明显歪斜。
测试过程中，总试验力的保持时间：5s ；主试验力卸除时间：2s 。
之所以选择5s 的总试验力保持时间，是考虑样品较软，但又没有明确的实验表明，铝合金样品在硬度测试过程中存在缓慢变形的明确说法，所以，选择居中的时间6至7s ，也是可以的。
本次实验所涉及的样品中内应当包括：铸态、固溶处理、固溶处理+轧制、固溶处理+轧制+时效，4种样品。
每个样品至少测试4点，第一点不计。
两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm ；任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且不应小于1mm 。
分别记录4种样品的硬度数据，并结合之后所观察得到的金相组织作出恰当分析。
2.制备、观察4种金相试样。
本次实验制备、显示一个样品，此样品是在之前的课程中制作的。
样品涉及4种工艺，具体参见下表： 工艺 编号 说明 铸造状态 1 每位学样品制备合格后， 固溶处理 2 除了察自己的样品，还需 固溶处理+轧制 3 要观察其他同学制备的其他固佑处J 效轧制+时 43种工艺的样品。
领取属于自己的铝合金样品后，按照金相样品制备的一般要求进行。
材料人网-铝合金金相组织图
铝合金金相组织图1材料：AC4CHV组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+极少量Mg2Si和S(Al2CuMg)+少量长条针状β(Al9Fe2Si2)相抛光态形貌500× β(Al9Fe2Si2)相(20%硫酸水溶液) 500× Mg2Si相(25%硝酸水溶液) 500×2 材料：LY-12CZ组织说明：α(Al)基体上有褐色的可溶的强化相S(Al2CuMg)和Al2Cu及不可溶的黑色的杂质相Al6(FeMnSi)，晶粒沿变形方向伸长抛光态形貌500× 腐蚀态(混合酸水溶液)形貌 500×3 材料：A390组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si+S(Al2CuMg)及少量针状(Al-Fe-Si)等杂质Fe相抛光态形貌500× S(Al2CuMg)相(25%硝酸水溶液) 500× Al-Fe-Si相(20%硫酸水溶液) 500×4 材料：T B -2 M组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si +鱼骨状 Mg 2Si 和蜂窝状S(Al 2CuMg)+少量细短针状Β(Al 9Fe 2Si 2)相抛光态形貌 500× Mg 2Si 相(25%硝酸水溶液) 500× S(Al 2CuMg)相(20%硫酸水溶液) 500×5 材料：ADC-12 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量Al 2Cu+少量Mg 2Si+杂质AlFeMnSi 和细针状T(Al 2FeSi 2)相抛光态形貌 500× AlFeMnSi 相(混合酸) 500× Mg 2Si 相(20%硫酸水溶液) 500×6 材料：YL102 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量块状初生Si+杂质针状β(Al 9Fe 2Si 2)相和粗针状Al 3Fe 相抛光态形貌 500× Al 3Fe 相(20%硫酸水溶液) 500× β(Al 9Fe 2Si 2)相(0.5%HF 水溶液) 500×。
两种7050铝合金厚板的组织与性能
两种7050铝合金厚板的组织与性能赵凤;鲁法云;郭富安【摘要】对两种61mm厚的7050-T7451铝合金板材进行对比分析,探讨工艺-组织-性能的关系.采用光学显微镜、扫描电镜进行组织观察,并进行室温拉伸、断裂韧性、剥落腐蚀等性能测试,实验表明:两种板材的综合性能均满足AMS 4050H标准的指标要求,但一种板材的强度、断裂韧度略低于另一种相同规格的板材,而剥落腐蚀性能略好.两种产品性能差异的主要原因在于,更系统的工艺控制使板材保持较好的组织均匀性、较小的再结晶比例,仅残留较少的小尺寸且均匀分布的Al7Cu2 Fe 相,基本无Al2 CuMg相.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2015(035)002【总页数】8页(P64-71)【关键词】7050-T7451厚板;组织均匀性;再结晶分数;粗大第二相【作者】赵凤;鲁法云;郭富安【作者单位】山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048;山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048;山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】V252.3;TB146.2+17050 铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系，其淬火敏感性低，适用于大规格厚板及锻件的生产。
7050-T7451 预拉伸厚板因强度、断裂韧度以及腐蚀性能的综合性能较好，已广泛用于各类飞机的机身框架、翼梁和尾翼等部件[1]。
随着航空用铝合金向“超长，超宽，超厚”的方向发展，对铝合金性能也提出更高的要求。
因此为了提高Al-Zn-Mg-Cu系合金板材的综合性能，国内外学者在热处理工艺以及组织与性能之间关系等方面进行大量研究。
研究结果表明[2～6]，对Al-Zn-Mg-Cu系合金采用双级均匀化处理可有效控制Al3Zr的分布以及非平衡相的转变，并消除枝晶偏析等；双级固溶或强化固溶处理使Al2CuMg相和η-MgZn2相溶解更充分，有效提高合金的强度和断裂韧度等综合性能；合理的过时效工艺通过调控晶界、晶内析出相的种类和分布以及无沉淀析出带的宽度，有利于获得较高的强度和耐蚀性能。
铝合金的微观结构及力学性能研究
铝合金的微观结构及力学性能研究铝合金是一种广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑领域的重要材料。
其优异的力学性能使之成为替代传统钢铁材料的首选。
铝合金的微观结构对其力学性能具有重要影响，因此对铝合金的微观结构及其与力学性能之间的关系进行深入研究具有重要意义。
铝合金的微观结构主要由晶粒和晶界组成。
在铝及其合金的铸态和加工态下，晶粒是由排列有序的原子组成的晶体结构。
晶粒的尺寸和形态对于铝合金的力学性能具有显著的影响。
通常情况下，较小的晶粒尺寸可以提高材料的强度和硬度，而较大的晶粒尺寸则会降低材料的韧性。
另外，晶界是相邻晶粒之间的界面区域，其结构和特性也对铝合金的力学性能起到重要作用。
晶界的形态、尺寸和化学成分对铝合金的强度、蠕变和断裂行为等性能有重要影响。
研究表明，适当的晶界工程可以显著提高铝合金的塑性和韧性。
除了晶粒和晶界，固溶体和析出相也是铝合金微观结构中的重要组成部分。
固溶体是指将其他元素溶解在铝基体中所形成的固溶体溶解体，它能够显著改变铝合金的强度和硬度。
析出相是指在固态过程中，溶解在固溶体溶解体中的其他元素向铝基体中析出形成的细小晶粒或粒子。
析出相对于单一实体相来说具有更高的强度和硬度，能够有效提高铝合金的综合力学性能。
铝合金的力学性能与其微观结构之间存在着密切的关系。
通过调控和优化铝合金的微观结构可以实现对其力学性能的精确调节。
例如，通过控制固溶体和析出相的尺寸、密度和分布可以改善铝合金的强度和硬度；通过精细调控晶粒和晶界的形态和尺寸可以提高铝合金的塑性和韧性。
在铝合金的力学性能研究中，常用的测试方法包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验等。
这些测试能够全面评估铝合金的强度、韧性、硬度和断裂行为等力学性能指标。
总之，铝合金的微观结构及其与力学性能之间的关系研究对于优化铝合金的力学性能具有重要意义。
通过调控铝合金的微观结构，可以实现对其力学性能的精确调节，为铝合金在各领域的应用提供更多可能。
然而，铝合金的微观结构与力学性能之间的关系仍有待进一步深入研究和探索。
铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及缺陷的金相表征
铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及缺陷的金相表征郭海霞【摘要】The metallographic characterization of aluminum alloy friction stir welding joints was introduced and summarized from three aspects:joint low magnification morphology,microstructure characteristics of various regions,and defect characteristics.The results show that there were three kinds of macro morphology,including riverbed style,drum style and kettle mouth style.The microscopic characteristics of the joints could be analyzed from two aspects of recrystallization and second phase distribution.The essence of onion-ring defect was the alternate distribution of unequal size recrystallized grains or different number of disperse phase particles.The Z-shaped line defect was formed by the diffuse distribution of the oxide film on the original interface.The kissing-bond defect and the hook-shaped defect were pseudo connection defects.The hole defect and tunnel-shaped defect were mainly caused by the insufficient heat input during the welding process.%从接头低倍形貌、各区域微观组织特征以及缺陷特征3个方面对铝合金搅拌摩擦焊接头的金相表征进行了介绍和总结.结果表明:接头低倍形貌有河床型、鼓型以及壶嘴型等3种;接头各区域微观特征可从再结晶和第二相分布两个方面进行分析;洋葱环缺陷实质是大小不等的再结晶晶粒或数量不同的弥散析出相质点交替分布而形成的;Z型线缺陷是原始界面上氧化膜弥散分布而形成的;吻接缺陷和钩状缺陷是一种假性连接缺陷;孔洞和隧道型缺陷主要是由焊接过程中热输入量不够而导致的.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2018(054)006【总页数】7页(P431-437)【关键词】搅拌摩擦焊;铝合金;金相表征;低倍形貌;微观组织;缺陷【作者】郭海霞【作者单位】洛阳船舶材料研究所,洛阳 471023【正文语种】中文【中图分类】TG44搅拌摩擦焊是英国焊接研究所于1991年发明的一种新型固相连接技术，焊接最高温度不超过材料熔点，材料只达到塑性化状态，可避免传统熔化焊容易出现的气孔和热裂纹等缺陷，非常适用于低熔点有色金属如铝合金、镁合金等的焊接。
铝合金代号系
7075用于制造飞机结构及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
3004全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件
3105房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等
3A21飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等
5005与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致
2.屈服强度（σ0.2）
有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。
3.抗拉强度（σb）
材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
5A03中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金
5A05焊接结构件，飞机蒙皮骨架
5A06焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件
5A12焊接结构件，防弹甲板
6005挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等
铝合金金相组织晶粒度
铝合金金相组织晶粒度
摘要：
一、铝合金金相组织简介
1.铝合金的定义
2.铝合金的分类
3.铝合金的金相组织特点
二、晶粒度的概念及重要性
1.晶粒度的定义
2.晶粒度对铝合金性能的影响
3.晶粒度与铝合金的应用领域的关系
三、铝合金晶粒度检测方法
1.晶粒度的表征方法
2.常见铝合金晶粒度检测方法
3.铝合金晶粒度检测方法的优缺点分析
四、晶粒度细化方法及应用
1.冷加工法
2.热处理法
3.化学方法
4.晶粒度细化方法在铝合金中的应用
五、总结与展望
1.铝合金金相组织晶粒度研究的发展历程
2.当前研究的局限性及未来发展方向
正文：
铝合金是一种广泛应用于各个领域的金属材料，因其具有高比强度、高耐蚀性、高电导率、良好的抗疲劳性能和成型性能等特点，而受到广泛关注。
在铝合金的研究中，金相组织晶粒度是一个重要的参数。
晶粒度是指金属材料中晶粒的大小和分布。
晶粒度的大小对铝合金的性能有着重要的影响。
一般来说，细小的晶粒有利于提高铝合金的强度、硬度和耐蚀性，而粗大的晶粒则有利于提高铝合金的塑性和韧性。
铝合金晶粒度的检测方法有很多种，例如：光学显微镜法、X 射线衍射法、扫描电子显微镜法等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的应用场景选择合适的方法。
为了获得理想的晶粒度，人们研究了许多晶粒度细化方法。
冷加工法、热处理法、化学方法等是常见的晶粒度细化方法。
这些方法在铝合金中的应用，可以有效地提高铝合金的性能。
总的来说，铝合金金相组织晶粒度研究是一个多领域的交叉课题，涉及材料学、金属学、化学等多个学科。
铝及铝合金金相检验课件
第二相可以起到强化、脆化、增塑等作用，对材料的力学性能、物理性能和加工性能产生重要影响。
第二相作用
夹杂物分析方法
通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对夹杂物的形貌、成分和分布进行分析。
夹杂物定义
夹杂物是指在金属材料中非金属和非金属化合物等外来物质，对材料的性能产生不利影响。
表面处理
01
02
03
04
将铝和其他合金元素混合加热至熔融状态。将熔Leabharlann 状态的铝液注入模具中冷却凝固成铸件。
通过轧制、挤压、锻造等工艺将铝及铝合金加工成所需形状和尺寸的制品。
对铝及铝合金制品进行阳极氧化、喷涂等处理以提高其耐腐蚀性和美观度。
金相学基础
总结词
金相学是研究金属材料内部显微组织结构及其与金属性能关系的科学，它在铝及铝合金的研发、生产和质量控制中具有重要意义。
铝及铝合金金相检验课件
目录
CONTENTS
铝及铝合金概述金相学基础铝及铝合金金相检验方法铝及铝合金金相组织分析铝及铝合金金相检验案例分析
铝及铝合金概述
铝及铝合金是以铝为基体元素，通过添加其他合金元素形成的具有优异性能的合金。
定义
密度低、导电导热性好、耐腐蚀、加工性能优良等。
特性
熔炼
铸造
塑性加工
总结词
金相学在铝及铝合金的生产和研发过程中发挥着重要作用，包括合金成分优化、热处理工艺制定、产品性能检测等。
详细描述
在铝及铝合金的生产和研发过程中，金相学有着广泛的应用。通过金相检验可以了解合金的显微组织结构，为合金成分的优化提供依据。同时，金相学在热处理工艺的制定中也起着关键作用，可以帮助确定最佳的热处理温度和时间，以获得所需的显微组织结构和性能。此外，金相学在产品性能检测中也具有重要意义，通过对显微组织结构的分析，可以预测和评估铝及铝合金产品的性能和可靠性。
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固溶过程中，温度较高，发生静态再结晶，再结晶比例 大幅增加 时效温度很低，合金一般不会发生进一步的再结晶
（2）铝合金中再结晶组织的表征方法：
OM分析：
用Graff Sargent腐蚀液进行腐蚀。此 种腐蚀液优先腐蚀晶界和亚晶界。
所以未再结晶区域由于亚结构被腐
蚀，腐蚀颜色较深；再结晶区域则 为未腐蚀区域。
OM
BSE
BSE分析：
再结晶晶粒 ：内部均匀
未再结晶晶粒：内部不均匀
EBSD
EBSD分析（晶界图）：
再结晶：晶粒内部无小角度晶界
未再结晶: 晶粒内部有小角度晶界
3. 5.1 轧制变形铝合金的微观组织（典型组织）
等轴晶粒沿轧制方 向被拉长为纤维组
化学浸蚀原理
a)晶界处光线散射 b)纯铁微观组织示意图
它是一个电化学溶解过程。 金属与合金中的晶粒与晶粒 之间，晶粒与晶界之间，各 相之间的物理化学性质不同， 在电解质溶液中具有不同电 位，形成微电池。较低电位 为微电池阳极，溶解较快， 溶解部分呈现凹陷或沉积反 应物
2. 1 纯金属及单相合金的浸蚀
沿挤压方向被拉长 晶界模糊 未溶相较多
不同时效温度时效24小时合金的金相组织
未溶相减少 部分晶界更清晰
3. 5.3 锻造态7xxx铝合金的微观组织
7085三火锻造金相组织
等轴状晶粒被拉长 存在大量未溶相
晶界模糊
未溶相减少 晶界变清晰
固溶时效处理后的金相组织
3. 5.4 小结
（1）经过热加工（轧制、挤压、锻造）后：
1. 光学法
常用的金相显示方法
铝合金铸锭（未腐蚀）
组成相与基体对入射 光的反射能差异大
把金相试样放在反射光中，把 肉眼无法分辨的光学信息转化 为可变衬度的方法。如偏振状 态与位向差异，试样不经过其 他显示方法，只利用显微镜上 的特殊附件来实现的
2. 化学浸蚀法
化学浸蚀是指将抛光好的试样磨面浸 入化学试剂中或用化学试剂擦拭试样 表面，使之显示出显微组织的一种方 法，也是最常用的方法
a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
晶界处排列不规则，缺陷杂 质多，晶界处电位低于晶粒 内部，成为微电池阳极，晶 界处溶解较快
继续浸蚀，晶粒内也开始溶 解，溶解多发生在密排原子 面上，使密排原子面露出来， 因为磨面上各晶粒取向不同， 各晶粒浸蚀平面与原平面角 度不同，垂直光照射下显示 为明暗不同的晶粒
织
未溶相沿轧制方向 呈链状排列
7B50铝合金轧制变形态金相组织图 a）80% b）90% c）95% d）图b局部放大
部分晶界清晰 未溶相明显减少 出现再结晶晶粒
固溶时效后金相组织图 a）b）80% c）d）90%e）f ）95%
3. 5.2 挤压变形铝合金的微观组织（典型组织）
7A85铝合金挤压态金相组织，挤压比为 a)17 b)30 c)67
7xxx铝合金的微观组织 （金相分析）
汇报人：XXX 指导老师：XXX教授
目录
一. 金相分析基础
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相组织）
一. 金相分析基础
台式金相显微镜示意图
金相组织显示原理
试样中各组成相及其边界 具有不同物理化学性质， 利用这些差异转化为磨面 反射光强度和色彩的区别， 然后金相显微镜利用磨面 反射光的差异来成像
3. 2 铸锭的均匀化处理
目的：减少、消除晶内偏析，以及晶界 处、枝晶处的非平衡共晶相，促进过饱 和固溶体分解，从而提高合金铸锭的变 形性能。
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织 a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织
均匀化后TEM照片
减少消除、晶界处非平衡相 晶界变细 减少消除晶内偏析 过饱和固溶体的分解（形成 弥散相） 晶粒一般不会长大
晶粒均被不同程度拉长 均有大量未溶相存在 晶界均比较模糊
（2）经过固溶时效后：
出现再结晶晶粒 未溶相含量大幅减小 晶界变清晰
选择=结果
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3. 3 材料热加工过程中的动态软化
静态回复、再结晶： 在进行变形后的加热保温过程中发生的回复、再结晶 动态回复、再结晶： 热变形过程中，与塑性变同时发生的回复、再结晶
铝合金属于高层错能材料，热变形过程中（热轧、锻造、 挤压等）容易发生动态回复，只有变形条件较合适，在
热变形过程中才会发生动态再结晶。
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工（轧制、挤 压、锻造）
微观组织检测
固溶 + 时效
机理研究
性能测试
3. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析） 3. 1 铸锭的金相分析
7136铝合金铸态金相组织照片 （1）晶界存在较多非平衡结晶相 （2）晶界较粗、弯曲（铸造缺陷多） （3）存在过饱和固溶体（冷却速度快） （4）存在成分偏析现象（晶粒内部有枝晶）
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析）
1. 铝合金分类
铸造铝合金：成分点在D点 之右，存在共晶组织，流 动性好，适合铸造。通过 铸造直接获取工件
变形铝合金：成分点在D点 以左，铸造性能不好，形 成铸锭后要进行塑性加工 为型材，来改善铸造缺陷， 使用型材来获取工件
2. 变形铝合金的实验研究工艺路线
动态回复
动态回复应力—应变曲线
动态回复：位错的运 动与重组
7085 铝合金热变形中的动态回复
变形晶粒内产生等轴亚晶பைடு நூலகம்组织
动态再结晶
7085 铝合金热变形中的动态再结晶
动态再结晶应力—应变曲线
动态再结晶：形成大 角度晶界 + 长大
变形晶粒晶界处出现细小 等轴晶粒
3. 4 变形铝合金中的再结晶组织 （1）铝合金中再结晶组织演变：
2. 1 多相合金的浸蚀
不同放大倍数下的珠光体 a)高倍 b)中倍 c)低倍
多相合金的浸蚀，除了有 单相合金反应特征外，由 于组织中有明显的相组成 物，电位差距较大，发生 相之间的电化学腐蚀，其 中一相被溶去一薄层，而 相界被浸蚀较深呈现凹坑， 结果在相与相界间相与相 间出现凹坑，从而显示出 相或组织