锌合金热处理以及服役行为等方面的专业知识培训课件.ppt

锌合金热处理以及服役行为等方面的专业知识培训课件.ppt

《锌合金热处理以及服役行为等方面的专业知识培训课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锌合金热处理以及服役行为等方面的专业知识培训课件.ppt（49页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

锌合金热处理、服役行为评价等方面的专业锌合金热处理、服役行为评价等方面的专业技术人员、生产员工培训技术人员、生产员工培训课件课件中南大学中南大学20120122年年55月月1717日日国家国家“十一五十一五”科技支撑计划铜合金替代材料科技支撑计划铜合金替代材料-高性能变形锌合金关键技术研究与产业化开发高性能变形锌合金关键技术研究与产业化开发主要内容主要内容一一热处理与服役行为的基本概念热处理与服役行为的基本概念三三锌合金的服役行为及其评价法方锌合金的服役行为及其评价法方二二锌合金的热处理及其评价方法锌合金的热处理及其评价方法一一热处理与服役行为的基本概念热处理与服役行为的基本概念热处理热处理将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金来控制其性能的一种金属热加工工艺。

属热加工工艺。

评价方法：

金相组织、显微结构、力学性能（硬度、抗拉强度等）评价方法：

金相组织、显微结构、力学性能（硬度、抗拉强度等）服役行为服役行为保持设计要求的外形和尺寸，保证在服役期内安全保持设计要求的外形和尺寸，保证在服役期内安全地运行地运行，材料与外界环境的相互作用，而引起自身结构和性能，材料与外界环境的相互作用，而引起自身结构和性能的变化。

的变化。

评价方法：

微观组织结构、宏观尺寸、形貌、力学性能评价方法：

微观组织结构、宏观尺寸、形貌、力学性能二锌合金的热处理及其评价方法锌合金抗蠕变抗蠕变Zn-Cu-TiZn-Cu-Ti系变形锌合金、高强度系变形锌合金、高强度ZAT10ZAT10变形锌变形锌合金、合金、易切削变形锌合金热易切削变形锌合金热热处理均匀化热处理、退火热处理、固溶处理、固溶时效均匀化热处理、退火热处理、固溶处理、固溶时效处理处理评价方法金相组织、显微结构、力学性能（硬度、抗拉强金相组织、显微结构、力学性能（硬度、抗拉强度等）度等）二锌合金的热处理及其评价方法2.1Zn-Cu-Ti合金的热处理工艺合金的热处理工艺（d）（b）（c）（a）（a）as-cast（b）360/4h（c）370/4h（d）380/4h图1Zn-1.0Cu-0.2Ti合金合金铸态和不同退火制度后金相和不同退火制度后金相组织370/4h，组织均匀，晶粒未长大Zn-Cu-Ti较佳的均匀化热处理工艺2.1.1均匀化热处理均匀化热处理二锌合金的热处理及其评价方法2.1Zn-Cu-Ti合金的热处理工艺合金的热处理工艺170、230、280空冷态、炉冷态、挤压态空冷态、炉冷态、挤压态35%，b235MPa图图2.Zn-1.0Cu-0.2Ti合金热挤压及不同退火温度后的金相组织合金热挤压及不同退火温度后的金相组织（a）热挤压态（b）热挤压后170退火1h空冷（c）热挤压后230退火1h空冷（d）热挤压后280退火1h空冷热处理工艺对热处理工艺对Zn-Cu-0.2Ti合金力学性能影响不大合金力学性能影响不大2.1.2退火热处理退火热处理二锌合金的热处理及其评价方法2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理图图3不同均匀化热处理制度下不同均匀化热处理制度下ZAT10的金相组织的金相组织A铸态组织；铸态组织；B280/40h；C360/40h；D150/10d；E280/10d；F360/10d低低温温和和短短时时间间的的热热处处理理对对ZAT10成成分分偏析的消除作用不大。

偏析的消除作用不大。

280/10d及及以以上上的的热热处处理理对对铸铸态态成成分分偏偏析析的的消消除除作作用用比比较较大大，组组织织中中的的晶晶粒粒更细且成粒状；更细且成粒状；360/10d及及以以上上对对铸铸态态成成分分偏偏析析的的消消除除作作用用比比较较大大，组组织织中中的的晶晶粒粒变变大大且且成成片状分布。

片状分布。

2.2.1均匀化热处理均匀化热处理二锌合金的热处理及其评价方法图图4维氏硬度变化曲线维氏硬度变化曲线v分析：

合金在360进行均匀化热处理后，其硬度达到最高；同一温度下，随着时间的增加，硬度先逐渐增加，后变化趋于缓慢。

2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理2.2.1均匀化热处理均匀化热处理二锌合金的热处理及其评价方法v不同变形量对应力状态的影响，用硬度间接定性表示。

不同变形量对应力状态的影响，用硬度间接定性表示。

v变形量分别为变形量分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%图图5不同变形量对应的硬度值不同变形量对应的硬度值图图63号号变形量变形量30%；4号号变形量变形量40%2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理2.2.2去应力退火去应力退火实验过程：

对轧制过后的样品进行去应力退火实验过程：

对轧制过后的样品进行去应力退火退火温度：

退火温度：

50、100、150、200、250退火时间：

退火时间：

2h冷却方式：

随炉冷却冷却方式：

随炉冷却温度（）50100150200250下降比值（%）3.41411.91511.36312.91325.624在在50的温度下进行去应力退火，合金硬度下降的比值最小。

的温度下进行去应力退火，合金硬度下降的比值最小。

对对在在不不同同温温度度下下进进行行去去应应力力退退火火前前后后的的样样品品，X-RAD检检测测内内应应力力：

退退火火前前合合金金Normal：

-126.2，退退火火后后合合金金Normal：

-95.5，这这说说明明合合金金内内应应力力有有已已经经下下降降，但是并没有完全消除，但是并没有完全消除，二锌合金的热处理及其评价方法2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理2.2.2去应力退火去应力退火表1去应力退火后硬度的变化二锌合金的热处理及其评价方法变形锌合金经过热变形锌合金经过热处理后，抗拉强度有处理后，抗拉强度有所提高，而伸长率下所提高，而伸长率下降，这可能是由于层降，这可能是由于层片状共析组织消失造片状共析组织消失造成的。

成的。

图图7热处理前后的高强变形锌合金热处理前后的高强变形锌合金SEM照片照片（a）热处理前；（）热处理前；（b）250/1h；（；（c）300/1h（d）350/1h处理工艺处理工艺抗拉强度抗拉强度（MPa）延伸率延伸率（%）维氏硬度维氏硬度（HV）未热处理未热处理391201302501h412101263001h4985.251213501h47551272.2.3挤压态的固溶处理挤压态的固溶处理2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理表2固溶处理后力学性能的变化二锌合金的热处理及其评价方法实验条件实验条件:

375/2h固熔，分别在固熔，分别在250，220，200，180，150，120不同时不同时间的时效间的时效。

Temperature（）Starttime（s）Finaltime（s）120200s1000s15080s250s18040s100s20015s70s22025s50s25030s200s图图8时效过程硬度与时间关系曲线（时效过程硬度与时间关系曲线（a）250时效；时效；（b）220时效；（时效；（c）200时效；（时效；（d）180时效；时效；（e）150时效；（时效；（f）120时效时效2.2.4挤压态的固溶时效处理挤压态的固溶时效处理2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理图图10变形锌合金变形锌合金ZAT10的的TTT曲线曲线图图9相变开始和结束的相变开始和结束的SEM照片（照片（a）没时效；）没时效；（b）开始点；（）开始点；（c）结束点）结束点二锌合金的热处理及其评价方法2.2.4挤压态的固溶时效处理挤压态的固溶时效处理2.2ZAT10变形锌合金变形锌合金的的热处理热处理二锌合金的热处理及其评价方法2.3易切削变形锌合金的热处理易切削变形锌合金的热处理表3Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn合金热处理后硬度测试结果冷却方式冷却方式编号编号热处理工艺热处理工艺硬度硬度HB空冷空冷0铸态铸态78.41360/4h91.42360/8h90.53360/12h91.14380/4h96.65380/8h97.26380/12h101.7炉冷炉冷7360/8h76.78360/12h82.3均均匀化热处理后采用空冷，匀化热处理后采用空冷，HBS明显比铸态高明显比铸态高随炉冷却，随炉冷却，HBS与铸态相当与铸态相当试验样品尺寸较小，空冷的时候试验样品尺寸较小，空冷的时候冷却速度较大，有淬火效应。

冷却速度较大，有淬火效应。

2.3.1均匀化热处理均匀化热处理二锌合金的热处理及其评价方法2.3易切削变形锌合金的热处理易切削变形锌合金的热处理空空冷冷后后得得到到的的层层片片状状组组织织不够均匀。

不够均匀。

炉炉冷冷后后组组织织均均匀匀，保保证证275时时发发生生了了充充分分的的共共析析反反应应。

图图11Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn合金合金360空冷热处理扫描电镜观察空冷热处理扫描电镜观察图图12360炉冷热处理扫描电镜观察炉冷热处理扫描电镜观察2.3.1均匀化热处理均匀化热处理二锌合金的热处理及其评价方法对经对经36012h炉冷后炉冷后Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn进行了室温力学性能测试进行了室温力学性能测试2.3易切削变形锌合金的热处理易切削变形锌合金的热处理表表44Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn合金力学性能结果合金力学性能结果AlloystatesRm/MPaA/%As-extruded118.272.54Heat-treated98.375.91均匀化热处理后均匀化热处理后b比铸态降低了比铸态降低了16.8%,提高了提高了132.68%，这，这是由于经过均匀化热处理消除了枝晶偏析和非平衡是由于经过均匀化热处理消除了枝晶偏析和非平衡相，提高相，提高了合金组织均匀性。

了合金组织均匀性。

2.3.1均匀化热处理均匀化热处理二锌合金的热处理及其评价方法2.3易切削变形锌合金的热处理易切削变形锌合金的热处理参数参数固溶温度固溶温度/挤压态挤压态300325350375固溶时间固溶时间/min30301530456030HB91.8110.3117.0114.7132.3127.6124.7125.7较佳的热处理工艺35030min+10012h表表5Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn合金硬度随固溶温度和固溶时间的变化合金硬度随固溶温度和固溶时间的变化参数参数时效温度时效温度/挤压挤压态态固溶固溶态态70100140时效时时效时间间12h10min30min1h3h5h8h12h24h12hHB91.8132.3104.0136.9128.6121.8110.8108.9105.2102.295.997.6表表6硬度随时效时间和时效温度的变化硬度随时效时间和时效温度的变化2.3.2固溶时效处理固溶时效处理二锌合金的热处理及其评价方法2.3易切削变形锌合金的热处理易切削变形锌合金的热处理富富锌锌相相、+层层片片状状、胞胞状状及及粒粒状状组组织织、非非平平衡衡相相、弥弥散散分分布布的低熔点的低熔点Bi相及相及SnBi相相。

A为为相相，B为为相相，C为为非非平平衡衡的的过饱和过饱和相；相；图图13Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn合金挤压态显微组织分析合金挤压态显微组织分析2.3.2固溶时效处理固溶时效处理二锌合金的热处理及其评价方法u合合金金为为层层片片状状和和胞胞状状、粒粒状状组组织织的的混混合合物物，层层片片状状组组织织具具有有较较高高的的强强度度，塑塑性性较差较差u过饱和固溶体时效沉淀：

GP区R相m；-1+2+R+。

图图14Zn-10Al-1.0Cu-0.1Bi-0.1Sn合金挤压