镍掺杂对喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能影响研究

"本文探讨了固溶处理对喷射沉积含镍高强Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响，研究了不同温度固溶处理后的合金在T6时效处理后的组织结构和力学性能。实验结果显示，加入1%Ni可以显著细化合金沉积坯的晶粒，并在晶界和基体中形成富Ni的第二相粒子，这些粒子对合金的强化起着重要作用。" 在金属材料科学领域，固溶处理和时效处理是改善铝合金性能的关键步骤。该研究以Al-8.2Zn-2.2Mg-2.1Cu-0.14Zr-1.0Ni合金为例，通过喷射沉积技术制备沉积坯，这是一种高效、精确控制合金成分和微观结构的制造方法。喷射沉积的合金在热挤压变形后，进行了不同温度的固溶处理，随后在130℃下进行24小时的T6时效处理。 研究表明，添加1%的镍能够有效细化沉积坯的晶粒，平均直径约为15微米，这有助于提高材料的综合性能，因为细小的晶粒能限制位错运动，增加材料的强度。同时，在晶界和基体中发现的富Ni的第二相粒子，如Al3Ni2、Al7Cu4Ni和MgNi2，这些粒子在合金内部起到了弥散强化的效果。弥散强化是指在固溶体中均匀分布的细小第二相粒子阻碍位错运动，从而提高材料的屈服强度和抗拉强度。 固溶处理和时效处理相结合，使得溶质元素Zn、Mg、Cu得以沉淀析出，这种沉淀析出强化与球形富Ni粒子的弥散强化共同作用，是提升含1%Ni的7055铝合金高强度和高塑性的主要原因。在特定的热处理条件下，即挤压变形后进行475℃1.5小时的固溶处理，再在130℃下24小时时效，实验中得到的合金管材表现出优异的力学性能，其纵向抗拉强度可达690MPa，伸长率9.6%，布氏硬度HB192。 这一研究对于理解喷射沉积含镍Al-Zn-Mg-Cu合金的强化机制及其性能优化具有重要意义，也为航空航天、汽车工业等领域的轻量化高性能材料开发提供了理论依据和技术支持。固溶处理和时效处理参数的选择直接影响到合金的最终性能，因此，针对不同合金系统，合理设计和优化这些热处理工艺至关重要。