Ti元素对7072铝合金显微组织与性能的影响_冯静

第34卷第1期2013年03月

上海有色金属

SHANGHAI NONFERROUS METALS

Vol．34，No．1Mar．2013

文章编号：1005-

2046（2013）01-0001-06+0014收稿日期：2012-11-10作者简介：冯静（1988－），女，硕士研究生，主要从事微电子材料的研究．

通讯作者：丁冬雁，男，副教授，主要从事微电子材料的研究．E-

mail ：dyding@sjtu．edu．cn．Ti 元素对7072铝合金显微组织与性能的影响

冯

静1，丁冬雁1，张俊超1，高勇进2，陈国桢2，陈为高2，尤小华

2

（1．上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240；

2．华峰日轻铝业股份有限公司，上海201506）

摘

要：通过透射电镜、扫描电镜、拉伸试验和电化学测试等方法，系统研究了Ti 元素的添加

对模拟钎焊态7072铝合金热传输材料的显微组织、不同条件下力学性能与电化学性能的影响规律．透射电镜分析表明，Ti 元素的添加对晶粒尺寸的影响微弱，且对析出相的析出有抑制作

用．力学试验结果表明，

Ti 元素对钎焊态合金的高温力学性能有很大的影响．常温下含Ti 合金的拉伸力学性能与无Ti 合金相近．但在150ħ测试时，

屈服强度可提高5．5MPa ，抗拉强度和延伸率基本不变．在200ħ测试时，抗拉强度可提高近10MPa ，屈服强度和延伸率略有下降．电化学试验结果表明，添加Ti 元素能提高钎焊态7072铝合金的抗腐蚀性能，可使7072铝合金在0．5%NaCl 溶液、3．5%NaCl 溶液和1M NaCl +0．3M H 2O 2溶液中的腐蚀电位分别正移8．3mV 、11mV 和8．5mV．关键词：Ti ；7072铝合金；显微组织；力学性能；电化学

中图分类号：TG146．2+

1文献标识码：A

The Effects of Titanium Addition on Microstructure and

Performances of 7072Aluminum Alloy FENG Jing 1，DING Dongyan 1，ZHANG Junchao 1，GAO Yongjin 2，

CHEN Guozhen 2，CHEN Weigao 2，YOU Xiaohua 2

（1．School of Materials Science and Engineering ，Shanghai Jiao Tong University ，Shanghai

200240，China ；2．Huafon NLM Al Co．，Ltd．，Shanghai 201506，China ）

Abstract ：In the present work ，the effect of Ti addition on the microstructure ，mechanical properties and electrochemical properties of simulated-brazing 7072Al alloy was investigated．Transmission electron microscopy （TEM ）observations revealed that ，in simulated-brazing state ，there was no much difference in the grain size of the Ti-containing alloy and the Ti-free alloy and Ti-containing alloy had less dense precipitates．Tensile testing results indicated that the room-temperature tensile properties of Ti-containing alloy were close to those of Ti-free alloy．Ti addition could have great influence on the comprehensive mechanical properties of the simulated-brazing alloys tested at elevated temperatures．At 150ħthe yield strength increased by 5．5MPa due to Ti alloying．Whereas ，the tensile strength increased by nearly 10MPa at 200ħ．Electrochemical testing results revealed that ，with Ti addition ，the corrosion resistance of the simulated-brazing alloy was improved by showing a positive shift of the

DOI:10.13258/ki.snm.2013.01.005

上海有色金属第34卷

corrosion potential．In0．5%NaCl solution，3．5%NaCl solution and1M NaCl+0．3M H

2O

2

solution，corrosion potential increased by8．3mV，11mV and8．5mV，respectively．

Key words：Titanium；7072aluminum alloy；microstructure；mechanical properties；electrochemistry

0前言

铝合金具有较高的比强度、良好的成型性、高热导率和优良的抗腐蚀性等众多优良特性，因此广泛应用在蒸发器和冷凝器等汽车热交换器零部件中．特别是7072铝覆层合金，越来越广泛地应用在汽车热交换器系统中．但是7072铝合金的机械强度相对较低，在有侵蚀性离子存在的冷却液中的抗腐蚀性能仍然不能完全满足愈来愈苛刻的应用要求［1］．为了进一步提高热交换器合金的力学性能和抗腐蚀性能，有研究者尝试采用合金化方法来改善铝合金的显微组织．向退火态Al-Mn-Si-Fe-Zn合金中添加Zr元素就是一个强化合金非常有效的途径［2-3］．也有学者曾尝试同时添加Fe和Cu来改善Al-Si铸态合金的力学性能［4］．稀土元素作为一种新技术革命的战略元素，它的诸多优点，近年来也引起了众多学者的关注［5］．铝合金的抗腐蚀性问题历来是学术界颇具挑战的一个课题，铝合金非常容易遭受卤素离子，尤其是Cl－的侵蚀而产生点蚀，从而导致腐蚀破坏，而发动机冷却液中常常含有Cl－，所以如何提高铝合金的抗点蚀性而研制出更长寿命的热交换器是一个重要的课题［6-7］．到目前为止，很少有人研究Ti 元素在7072铝合金中的作用，关于Ti元素的添加对7072铝合金显微组织和抗腐蚀性能的影响更是缺乏系统的研究．本文主要研究了Ti元素作为微合金化元素对7072铝合金显微组织和性能的影响．

1试验材料与方法

本文所研究合金的化学成分见表1．两种合金含有相同质量分数的Si、Fe、Zn和Al元素，不同的是两种合金含有不同质量分数的Ti元素．合金铸锭经过热轧、冷粗轧、中间退火和冷精轧等工艺流程制成厚度为0．1mm的铝合金箔．将铝箔在箱式电阻炉中进行模拟钎焊处理（600ħ，5 min）．取一部分钎焊试样进行退火处理（150ħ，1h），该热处理状态记为钎焊+退火态．

表1合金的化学成分

Tab．1Chemical compositions of the alloys

（质量分数/%）合金Si Fe Zn Ti Al 7072铝合金0．250．351．150余量7072铝合金+0．15Ti0．250．351．150．15余量

合金试样的显微组织通过JEM-2100F透射电镜（TEM）来表征．透射电镜试样的制备过程为：取铝箔试样机械磨制到50μm左右，然后用4%高氯酸甲醇双喷液进行双喷减薄．随后将减薄样品放入离子减薄仪中小角度减薄，用JEM-2100F透射电子显微镜观察试样的显微组织，并用EDXA对析出物进行区域能谱分析．拉伸试样的尺寸按GB/T228．1-2010标准加工而成．常温拉伸试验在Zwick万能拉伸试验机上进行，高温拉伸试验在三斯拉伸试验机上进行，高温拉伸温度为150ħ和200ħ．所有的拉伸速率均为1mm/ min，每种合金重复做5组拉伸测试，最终结果取平均值．最后用FEI SIRION200场发射扫描电镜观察合金的拉伸断口形貌．

电化学测试试样先经过乙醇超声波清洗，然后用蒸馏水冲洗干净．在CHI660C电化学工作站上测试时，采用三电极体系测量合金的Tafel极化曲线，电位的扫描速率为1mV/s，测试温度为25ħ．试样作为工作电极，铂片作为对电极，参比电极为饱和甘汞电极（SCE）．所用的电解液为0．5%NaCl溶液、3．5%NaCl溶液和1M NaCl+0．3M H

2

O

2

溶液．

2结果与分析

2．1合金微观组织

图1和图2为模拟钎焊态7072铝合金和7072铝合金+0．15Ti的TEM组织形貌．如图1（a）所示，7072铝合金中晶界清晰（晶粒内部部分位错，是制样过程磨样所致），晶粒形状不规则，为多边形，尺寸普遍在1 3μm之间．在7072铝合金中添加Ti元素以后，见图1（b）．合金晶界仍然是清晰平直，内部缺陷较少，说明再结晶过程

2