【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种al-zn-mg-cu系合金的加工方法，具体涉及一种al-zn-mg-cu合金时效析出相结构的调控方法。
技术介绍
1、al-zn-mg-cu系合金以其高强度和低密度的特性，在航空航天、海洋探测和交通运输等关键领域得到了广泛应用，对其性能的要求也越来越高。细晶强化、固溶强化、析出强化和位错强化是提高金属及其合金力学性能的主要方法。对于可热处理的al-zn-mg-cu合金而言，热处理过程中的析出强化是其主要强化机制。在人工时效热处理过程中，al-zn-mg-cu合金的析出序列通常遵循：过饱和固溶体→gp区→η'亚稳相→η稳定相的演化路径，其强化机理主要归因于时效处理过程中过饱和固溶体反应产生的纳米级析出相，这些高密度析出相通过阻碍位错在合金中的运动实现强化。
2、随着科技的发展，工业应用上对于铝合金性能的要求越来越高，而铝合金的性能在很大程度上取决于其内部析出相，尤其是析出相的形态、分布和大小。析出相是在合金的基体中形成的第二相颗粒，通常是由于合金元素的有限溶解度和不同元素间的互溶性差异而产生。这些微小的第二相颗粒可以显著影响合金的机械性能、耐腐蚀性能以及热稳定性。在许多合金系统中，通过精确控制热处理过程，可以促进析出相的形成和生长，从而改善合金的性能。例如，在高强度铝合金中，通过适当的时效处理，可以促使析出相(如mg2si)在铝基体中均匀分布，这些析出相可以有效地阻碍位错的移动，从而显著提高合金的强度和硬度。类似地，在一些镍基超合金中，通过控制γ'相的析出，可以极大地提高合金在高温下的强度和抗蠕变能
3、然而，析出相的形态和分布也可能对合金的性能产生不利影响。如果析出相聚集或过度长大，可能会形成应力集中区，降低合金的韧性和抗疲劳性能。此外，某些析出相可能会在合金表面形成连续网络，这可能会降低合金的耐腐蚀性能。
4、因此，通过精细控制合金处理过程，可以优化析出相的特性(如大小、形状和分布)，从而定制合金的性能以满足特定的应用需求。这一领域的研究不断深入，将为材料科学和工程领域提供了广泛的应用前景和挑战。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种al-zn-mg-cu合金时效析出相结构的调控方法。经本专利技术方法调控获得的析出相为一种新的结构，该结构不同于传统经过固溶、时效处理操作中产生的析出相，该析出相在经过变形处理后改变了原始的板条形貌和结构。值得注意的是，析出相的结构均主要由菱形结构单元和正交结构单元排列组合形成，这两种结构单元属于拓扑密排相的基本结构单元，因此析出相在结构上可归为拓扑密排相。一般情况下，时效析出相是如图2所示的由菱形和矩形形成的“汉堡”形式夹层式板条状结构，同时和铝基体保持共格的周期性排列。但是本专利技术通过变形处理，诱导析出相的结构转变，得到了新的结构单元，他们的排列在整个析出相不再保持原有的时效处理析出相结构，如而是分裂成局域性的畴，并且变形处理后时效的样品中析出相部分区域的结构单元组合在垂直方向上不能完整地衔接，表现出明显的结构不连续性，如图1所示。新结构的产生可用于通过微观结构调控实现合金性能优化的研究，因此具有很大的应用价值。
2、本专利技术al-zn-mg-cu合金时效析出相结构的调控方法，包括如下步骤：
3、步骤1：首先通过半连续铸造机以60mm/min的平均速率挤出合金板材；
4、步骤2：沿al-zn-mg-cu合金板材挤出方向，制备直径为8mm，标距70mm的棒状试样；
5、步骤3：将棒状试样放进空气电阻炉中，升温至475℃保温固溶处理2h，将固溶处理完成的棒状试样取出空气冷却到室温，随后放入120℃的烘箱中进行保温6h的时效处理；本步骤中的时效时间选择控制在6h，以确保棒状试样处于欠时效状态。
6、步骤4：将步骤3获得的棒状al-zn-mg-cu合金在instron-5882型万能拉伸试验机上进行室温拉伸处理，其中避免样品变形速度过快对试样产生加热影响，拉伸速率设定为1mm/min；
7、步骤5：将步骤4室温拉伸完成的棒状试样再次放入120℃的烘箱中进行保温24h的时效处理。
8、测试表征：
9、室温拉伸完成的棒状试样使用stx-202axing3金刚石线切割机在断口附近进行线切割得到厚度约1mm的薄片；将线切割得到的厚度约1mm的薄片按照由粗到细1000#～5000#的砂纸依次研磨，直到表面光滑厚度约60μm后使用冲孔机制备直径为3mm的圆片；研磨得到的薄片厚度要保持在60μm以确保步骤8可以电解双喷出高质量的薄区。将得到的直径为3mm的圆片使用rl-2型号的电解双喷设备在-30℃进行透射样品的制备，将电解双喷得到的薄区样品使用透射电子显微镜进行显微结构表征。此外，室温拉伸变形处理与未变形处理的样品均进行维氏硬度测试，以比较不同处理方法下对材料性能的影响。
10、本专利技术al-zn-mg-cu合金时效析出相中的新结构表现为不连续的分布，且表现为长宽比近似为1的类圆形析出相，析出相尺寸更小。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
12、1、以成分为al-5.98zn-2.45mg-1.63cu-0.5fe-0.4si-0.3mn-0.2cr-0.06ti(wt％)的al-zn-mg-cu合金作为原材料，原料易得，成本较低；zn:mg≈2.4，保证了后续析出相的大致演变路径。
13、2、本专利技术获得的析出相的结构不同于传统热处理获得的析出相结构，该结构具有不连续性、局部畴的特性。
14、3、al-zn-mg-cu合成方法简单易操作，产率高，适合规模化生产。
15、4、本专利技术中对al-zn-mg-cu合金室温变形处理保证不受温度等外界因素影响，更有利于确定后续析出相结构演变产生的新结构是由变形导致。
16、5、本专利技术采用的电解双喷低温制备透射样品的操作同样避免了样品保证不受温度等外界因素影响且制备效率高，能够有效地节约时间。
17、6、本专利技术产生的新的析出相结构表现出不同于传统热处理的析出相结构，析出相尺寸减小，更有利于合金性能的提高。
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1.一种Al-Zn-Mg-Cu合金时效析出相结构的调控方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于合金的化学成分如下所示：
【技术特征摘要】
1.一种al-zn-mg-cu合金时效析出相结构的调控方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕丽娟，张永超，孙艳蓉，王帅，汤慧珍，葛炳辉，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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