AA 2219铝合金不同直径圆棒的力学性能

工程科学与技术，国际期刊20（2017）133完整文章时效时间对AA 2219铝合金不同直径圆棒力学性能T. 拉姆帕布CEMILAC，国防研发组织，班加罗尔560093，印度阿提奇莱因福奥文章历史记录：2016年3月20日收到2016年5月31日修订2016年6月6日接受2016年6月21日在线发布保留字：铝合金沉淀硬化拉伸性能显微组织电导率A B S T R A C T将120 mm的AA 2219合金圆棒锻造成25、50、75 mm的不同规格圆棒，并进行T6回火热处理，以确定不同规格圆棒的峰值时效时间。还测量了圆棒的电导率，并将其与机械性能相关联。发现峰值时效时间为23 h，在75mm圆棒内没有变化。对于120 mm的圆棒，它增加到25 h。在峰值时效条件下，合金的屈服强度和抗拉强度分别为288在峰值时效状态下，硬度在121-128 BHN范围内变化，在选定的热处理参数（固溶温度535 ℃，时效温度191 ℃，峰值时效时间23 h）下，强度/硬度与电阻率值之间虽然存在近似线性关系，但曲线的斜率对不同的圆钢是不同的。微观结构表征研究表明，随着时效时间的增加，沉淀物粗化。此外，在任何圆棒直径和时效时间组合的情况下，在显微组织中均未发现沉淀偏析。©2016 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍铝合金是民用和军用飞机最常用的结构材料，占飞机主要结构件的60-70%。这种合金具有高强度重量比、高比刚度、高疲劳强度、高断裂韧性、高耐腐蚀性、成熟的工艺技术、易于装配维护、良好的可焊性和可加工性等特性，因此成为飞机设计者的首选材料[1在铝合金中，Al-Si基、Al-Cu基和Al-Zn基合金在航空航天工业中有着广泛的应用。Al–Sibased alloys are used in stress non-critical applications such asgear box housing, cylinder blocks, cylinder heads, pistons, enginecool- ing fans, crank cases, air compressor pistons, fuel pumps,compres- sor cases, rocker arms and so on Al–Zn based alloys findapplications in stress critical applications such as landing gear,spars, stringers, stabilizer, bulkheads, barrel, struts, axles, fittings,and so on Al–Cu based alloys are used in applications such as floorbeams, wing box, ribs, covers, brake components, fuel tanks, slottracks wheel, fittings, fuel systems, body skin connec- tors, enginepistons and valve bodies 在铝铜合金中，电子邮件地址：ramprabhu. gmail.com。由Karabuk大学负责进行同行审查AA2219铝合金具有高的比强度、断裂韧性、焊接性、耐腐蚀性、合理的蠕变强度和优良的低温性能等特别是，这种合金的优异的可焊性和焊接强度使得其在航空航天应用中不可或缺[10]。它被发现在各种应用中，如火箭发动机燃料箱，液氢罐，压力容器，飞机中的结构构件[1，10]。大多数应用都以片材和板材的形式使用这种材料。铝合金通常采用沉淀硬化处理来强化。析出硬化合金应满足两个重要条件：（1）合金元素在高温下应具有足够的固溶度，并表现出随温度降低而降低的溶解度特性;（2）溶质应能在Al基体中形成细小的析出物，在时效处理过程中能在Al基体典型的沉淀硬化处理包括三个步骤：（1）使所有元素进入固溶体状态的固溶处理，（2）快速淬火以避免扩散并在室温下保持过饱和固溶体，（3）时效处理以通过亚稳过饱和固溶体的受控分解形成细小的沉淀物。细沉淀物的形成通过Orowan位错强化（位错切穿/绕过沉淀物）机制强化合金。http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2016.06.0032215-0986/©2016 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch134T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133nism。析出相的共格性、尺寸、间距和分布决定了合金的强度。一般来说，要使合金获得最佳的强化效果，析出相应是共格的、细小的、均匀分布在基体中的。沉淀硬化处理的主要工艺参数是固溶处理温度和时间、淬火介质和淬火介质强度、时效温度和时间、截面厚度。在这些参数中，温度和淬火对铝铜合金截面厚度的影响进行了广泛的研究。特别是对AA2219合金的研究比较丰富。已经探索了AA 2219合金的各种方面，如沉淀机制、严重塑性变形成形性、可焊性、腐蚀、磨损、疲劳和蠕变性能[11]。使用AA 2219合金的差示扫描量热仪（DSC）和透射电子显微镜（TEM），对该合金的各种回火条件（T3、T4、T6、T81、T851、T87和O）下的沉淀微观结构和动力学、时效顺序进行了充分表征[12，13]。仍然需要注意的领域是时效时间对AA 2219合金的各种圆棒直径的机械性能的影响。时效时间过长通常会导致沉淀物粗化，从而导致强度损失应注意，时效时间相对于沉淀可硬化合金中的截面厚度/直径不是恒定的缺乏关于机械性能老化时间响应的详细信息。电导率的测量是了解零件中沉淀物的性质和分布的间接方法，因为电导率对合金的化学成分高度敏感通常，向Al中添加任何合金特别是固溶态的合金电导率最低。因此，当从固溶温度淬火时，合金表现出最低的电导率，因为淬火过程在室温下将所有合金元素保持为固溶体形式。随着时效开始，由于形成紧密间隔的GP区和相干/半相干细沉淀物，电导率最初进一步降低。随着时效的进行，沉淀物由于扩散而变粗细小的半共格沉淀迅速转化为粗大的非共格沉淀，导致基体中溶质的损失。此外，沉淀物粗化发生在牺牲相邻沉淀物的情况下，导致沉淀物之间的宽间距。这两个因素都是导致可沉淀硬化Al-Cu合金电导率升高的原因随着颗粒之间的间距和/或沉淀物尺寸的增加，合金由于位错弯曲（overlooping）机制而失去其强度位错运动不再有效地阻止或抵抗粗的，广泛分布的沉淀物的存在，导致合金的早期屈服。因此，只需测量电导率值，就可以很容易地分析合金中析出相的尺寸和分布此外，电导率值有助于了解合金的腐蚀性能因此，在本研究中，进行电导率测量，以了解合金中的沉淀状态的各种组合的时效时间和棒直径。关于老化时间的影响还没有详细的研究对各种圆棒直径的机械性能的响应模型目前可用于预测非破坏性的强度 和 物 理 性 能 ， 使 用 微观 结 构 ， 硬 度 和 电 导 率 数 据 。 例 如 ，Guapurich等人[14]开发了一个模型，将7010铝合金的电导率和硬度与强度联系起来，发现硬度和强度与电导率之间存在非线性关系Star-ink和Wang[15]使用微观结构数据以合理的精度预测材料的屈服强度。Tiryakioglu等人[16]Rosen et al.[17]第17话我的心电导率数据分别预测AA 2024和Al纳丹和奇霍斯基[18]已经构建了一个图表，描述了基于AA 2219合金的已知淬火和时效参数的硬度和电导率数据。该图提供了特定热处理条件下的沉淀机制。发现该工具在批量生产工业中的质量控制和故障分析中是有用的，因为该工具避免了用于确定合金中的沉淀状态的长时间且耗时的微观结构测试。Refaey等人[19]测量了AA 2024合金在不同人工时效时间下的电阻率，并与硬度结果相关。他们发现，由于GP区溶解，电阻率增加并达到局部饱和，随后增加直至峰值老化时间。电阻率下降超过峰值老化时间。在沉淀的初始阶段，有序化事件通过局部原子交换而不是体扩散发生，从而形成GP区和共格沉淀。这些相产生大量的电子散射中心。这些中心增加了电阻率。随着时效时间的延长，析出相尺寸增大，晶格有序长度增大，大于电子平均自由程，电阻率在峰值时效时间以上降低。李等人[20]使用电导率测量来研究回归和再时效热处理对7B04铝合金厚板的应力腐蚀开裂和强度性能的影响。Liu等人[21]研究了在具有高Cu/Mg比的Al-Cu-Mg合金的沉淀硬化行为中添加Ag，使用电导率和硬度测量结合TEM和DSC研究，针对各种老化温度。他们确定X相是该合金在170至280 °C的时效温度下强化的主要沉淀物。上述研究表明，硬度和导电性，这些数据足以预测铝合金的力学性能。此外，还有助于了解沉淀硬化过程中析出相的类型、尺寸和分布。然而，关于不同AA2219型材力学性能时效时间响应的实验研究却很少.重要的是要了解时效时间和截面厚度/直径之间的关系，以确定达到峰值强度性能的确切时间，因为该合金是航空航天应用中重要的结构合金之一。这种合金主要用于板材、薄板、紧固件、挤压型材和锻造棒材在应用程序中。除了航空航天应用外，这种合金还具有在汽车零部件如车身板件、保险杠、发动机部件等方面具有巨大的潜力。有鉴于此，本研究进行了调查时效时间对各种圆棒直径（25，50，75和120毫米）的AA 2219合金的机械性能的影响。选择这些直径的主要原因是它们代表了航空航天结构部件中使用的典型锻件尺寸，例如起落架筒、壳体、轴承箱、发动机支架、支架、翼梁、制动钩、舱壁、轮轴、轮毂、支柱和制动缸。此外，Al-Cu合金是相当淬火敏感的淬火敏感性问题导致在航空航天应用中截面/直径通常为P120 mm的厚部件中的显著性能变化，这是由于在沉淀硬化处理中的淬火操作之后固溶体中保留的溶质的损失因此，在飞机结构设计中，合金的截面尺寸由于热处理参数特别是时效时间对于甚至低于120 mm尺寸的尺寸不是恒定的，如果使用相同的热处理参数，则在不同尺寸范围之间存在机械性能变化这表明导致力学性能变化的析出动力学随热处理性能变化很大。因此，预测老化时间以获得T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133135×---不同截面直径的峰值强度。谨慎的做法是将机械性能与电导率数据相关联，以了解沉淀物的性质和分布，因为与昂贵且耗时的透射电子显微镜研究相比，电导率测试是非破坏性的、快速且非常简单。收集不同圆棒直径和老化时间的电导率数据。这些数据与硬度和拉伸性能相关。2. 实验选用120 mm的AA2219铝合金挤压棒材进行了试验研究.在挤出之前，将铸坯（直径：400 mm和长度：350 mm）在480°C的温度下均质化24小时均匀化步骤通过扩散消除了溶质偏析、低熔点相和粗沉淀物，提高了可加工性并降低了锻造压力[22]。在450 °C的温度下在直接挤压液压机（30MN）中挤压坯料。使用石墨基润滑剂来最小化容器/模具与工件之间的摩擦。在挤压过程中使用预热至250°C的合金钢平模选择lmm/s的低挤出速度以避免过度的热生成和表面缺陷的形成。选择的挤出比为10。将挤出的棒加工成120 mm × 240mm的尺寸，以保持长度与直径之比为2，并且还去除挤出表面中的外围粗挤压棒（直径120 mm）通过在5kN气动锤中的开式模锻操作被减小到三种不同的直径（25 mm、50 mm和75 mm）。锻造示意图如图1（A）所示。模具材料选用H13级热作模具钢（Ni-Cr-Mo合金钢）。在棒材和模具上涂以胶体形式的石墨润滑涂层，以减少摩擦和模具激冷效应，提高模具寿命。合金的湿分析给出以下平均组成（wt%）：Al-6.5%Cu-0.3%Mn-0.25%Zr-0.08%Ti。将棒在电阻型炉中加热至450 °C并均热2小时，然后置于模具中。采用感应加热法对模具进行内部加热。模具温度保持在200 °C，以最小化由模具冷却引起的热梯度。棒的边缘被钝化以避免毛刺形成。锻造操作在450 °C的温度下进行。在锻造过程中用于获得25、50和75 mm的高度减少率/真应变分别为4.8、2.4和1.6/ 1.56、0.87、0.47。所有的镦粗操作都在一个步骤中完成。钢筋的长径比Fig. 1. (A)锻造方法，（B）用于测试的样品提取计划。表1不同直径AA 2219圆棒的浸泡时间棒材直径（mm）浸泡时间（h）25 150 1.575 2120 3通过在镦锻操作之后进行机加工将尺寸调整为2，以使固溶处理的均热时间的计算变得容易。图1（B）中给出了锻造方法和拉伸、硬度、显微组织测试的样品提取计划。对棒进行以下热处理循环。步骤1：在535 ± 5 °C下进行溶液处理，并按照表1进行浸泡。步骤2：在保持在60-71 °C的热水中淬火步骤3：在191 ± 5 ℃下老化8个不同的老化时间（20、22、23、25、26、27和29 h），并空气冷却至室温。热处理中的温度控制是非常必要的，因为过高或过低的固溶温度分别会引起晶界的初始熔化或基体中溶质的损失。这导致强度和延展性的损失。淬火延迟时间应控制在尽可能小的范围将合金在热水中淬火以使截面中的残余应力最小化，否则残余应力影响时效期间的沉淀动力学并且还引起翘曲或变形。在25 kN TIRA拉伸试验机中以10- 3 s-1的应变速率进行拉伸试验。测试三个样品的拉伸性能并报告平均值。使用INDENTEC制造的通用硬度计以布氏标度测量硬度值。压痕时间、载荷和压头类型分别为10 s、612 N和WC球。测量至少5个读数，并报告平均值。所有测试均在室温下进行。用于微结构的样品首先用砂纸抛光，然后用氧化铝浆用绒布抛光以获得镜面光洁度。抛光后的样品在Keller试剂（1ml HF +1.5mlHCl +2.5ml HNO3 + 95ml H2O）中进行腐蚀使用Nikon Epiphot光学显微镜获得微观结构图像。拉伸试验、硬度试验和显微组织的试验程序分别为ASTM E8/E8 M、ASTM E10和ASTM测量热处理棒的电导率，并将其与应力腐蚀开裂敏感性相关联。在电导率测试之前，将样品抛光至镜面光洁度。使用NOR-TEC 500 D（Olympus制造）电导率测试仪进行测试。在实际测试之前，根据ASTM E92-82标准，该仪器在29%IACS和45%IACS之间校准，精度为± 1%IACS。3. 结果和讨论3.1. 拉伸性能和硬度AA 2219合金的各种圆棒的屈服强度和抗拉强度随时效时间的变化结果如图2和3所示。2和3屈服强度和抗拉强度的上升和下降趋势清楚地表明，在所有情况下，沉淀反应完全发生。曲线的上升部分表示GP区和中间共格沉淀物（h0 0，h0）的形成。相干136T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133图二. AA 2219合金各种圆棒（25、50、75和120图3.第三章。AA 2219合金各种圆棒（25、50、75和120 mm）的极限抗拉强度随时效时间的变化细沉淀物周围的应变有效地阻止了滑动位错的运动，并提高了合金的强度，此外还有化学硬化、晶格摩擦应力的作用[23]。共格应变来源于GP带周围逐渐增大的内应力和细小的共格析出物。h00+h0沉淀物的相对量决定合金的峰值强度，而不是与晶格应变相关的相干性[18，24，25]。曲线的下降部分表示沉淀物的共格性丧失和粗化。达到峰值强度的时间随棒材直径略有不同。对于直径为25时间为23 h。对于120 mm挤压棒材，时效时间约为25 h。在峰值时效条件下，合金的屈服强度（YS）和抗拉强度（UTS）分别为288-在120 mm棒中观察到的强度略高和峰值时效时间右移归因于工艺变化。例如，低直径和高直径棒材（25和120 mm）的性能比较给出了一些重要的结果。挤压120 mm棒材的工艺条件与锻造25mm棒材的工艺条件进行对比。在25-75 mm棒的情况下这导致锻造结构中晶粒流动的重新定向如图9所示，晶粒流动变化和稍高的晶粒生长是观察到的25 mm棒的强度或硬度性能较低的原因。比较不同时效阶段的YS/UTS比值，在峰值时效时达到最大值，然后在过时效阶段下降该结果与AA 7010合金观察到的结果一致[14]。在硬度结果中观察到类似的趋势，如图4所示，尽管从误差条值中可以看出硬度值的分散度较高。峰值时效条件下硬度在121-128 BHN范围内变化。图5显示了AA 2219合金的各种圆棒（25、50、75和120mm）的延展性随时效时间的变化。随着峰值时效时间的延长，所有钢筋的塑性均降低。这是由于溶质从溶质富集的基体中损失而形成原子团簇（GP区）和细小的共格沉淀（h0 0，h0）。在峰值时效时间，基体失去其大部分溶质，并形成分布在晶粒内的紧密间隔的细沉淀物，而没有无沉淀物区或连续的晶界沉淀。这种结构通过充当位错运动的有效屏障，为合金提供最大的强化。由于位错被阻挡，对塑性变形的阻力高，导致合金的延展性降低。超过峰值时效时间，非平衡析出相（h00，h0）的形态逐渐长大，达到稳定的平衡态（h）。沉淀的增长是通过非平衡极细预沉淀的溶解而发生的见图4。AA 2219合金各种圆棒（25、50、75和120 mm）的硬度随时效时间的变化。T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133137图五、研究了AA 2219合金各种圆棒（25、50、75和120 mm）的塑性与电导率之间的关系沉淀并与相对粗的沉淀物结合。生长过程是由颗粒和基体之间的界面自由能的降低驱动的。应注意，沉淀物的总体积是恒定的，并且仅沉淀物的尺寸增加。这个过程被称为奥斯瓦尔德成熟[23，26，27]。析出相的长大导致颗粒间的间距显著增大。此外，由于沉淀物的不相干性，内部晶格应变的强化贡献也丧失了。位错运动的阻力显著降低，这是由于位错在颗粒周围容易形成环。此外，由于溶质的损失，基质如此柔软。因此，由于固溶强化和沉淀硬化而导致的强化在合金中损失。软基体提高了合金的塑性。如图5所示，在合金的峰值时效时间之后，延展性开始增加。在各种直径的棒之间进行比较，考虑到误差棒值，延展性开始上升的时间在23和25 h之间变化。该数据与在这些棒材中获得高强度的峰值时效时间很好地对应。3.2. 电导率测量合金的电导率结果如图6所示。电导率是相变的量度，其值给出沉淀物形成的类型、尺寸和量的间接指示。25-75 mm圆棒的电导率在时效23 h后增加，50 mm圆棒在时效18 ~ 20 h后增加。观察到的轻微增加是由于一些形成的不稳定GP区的倒退效应。这表明合金在23 h时达到峰值强度，并开始进入23 h以上的过时效阶段。对于120 mm的圆棒尺寸的情况下，电导率降低到25 h，然后增加，表明沉淀物的粗化。上述结果还证实，达到峰值硬化的时效时间略高于75 mm。基体中铜溶质的量在控制AA 2219合金的电导率方面起着关键作用[18]。在淬火合金之后，保留的超固溶体在时效时开始形成沉淀物中的合金见图6。AA 2219合金各种圆棒（25、50、75和120 mm）电导率随时效时间的变化。过饱和溶液状态由于电子的平均自由程减小而具有最低的电导率。通过影响晶格周期性导致电子平均自由程减小的两个因素是：（1）溶质和溶剂之间尺寸的失配产生几个局部散射点，以及（2）固溶体状态下的电子/原子比与退火条件下的合金完全不同[28]。即使在时效过程中从基体中除去溶质，电导率也会下降，这是由于在峰值时效时间之前，通过形成共格的G. P.区和细小的非平衡沉淀物（h0 0，h0）而散射电子。这些沉淀物的形成重排引起晶格均匀性的扰动，导致电导率降低。此外，在这些阶段中的有序事件，形成GP区和相干沉淀发生的局部原子交换，而不是体扩散。这些相产生大量电子散射中心，有助于降低电导率[19]。在GP区和精细半相干沉淀物之间，由于与之相关的相干应变，GP区是更有效的电子散射相[14]。其他研究人员也观察到了类似的结果[29，30]。一旦沉淀物在过时效阶段失去了凝聚性并且其尺寸增加，由于溶质主要是Cu从基质中的显著损失，电导率开始上升。此外，由于大的沉淀物尺寸有助于增加合金的电导率，因此长度上的晶格有序变得大于电子平均自由程[19]。其他研究人员在AA2219合金中也观察到峰值时效时间后电导率显著增加[18，31]。峰值老化前的电导率损失幅度与峰值老化时间后的电导率增益幅度相比相对不显著，如见图6。这一结果表明，电导率主要由基体中存在的Cu溶质控制，而不是沉淀物尺寸或相干性。对于所有情况的峰值老化条件，电导率在30- 30.96%IACS的范围内变化。这些结果与ASM手册[27]中报告的AA 2219 T6合金的标准% IACS值（30%）一致。电导率的变异性较小，表明其大小和分布-138T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133在峰值时效条件下，所有尺寸的圆棒的析出物的量是相似的。在所有情况下，峰值老化时间后的斜率变化并不随老化时间的增加而恒定。对于25 mm圆棒的情况，斜率相对较陡。在25 mm圆棒尺寸的情况下，电导率的较高增加与强度损失很好地对应。结果表明，25mm直径的铸坯，其析出相粗化速率较大酒吧大小。硬度和抗拉强度与电导率之间的关系见图1和图2。7和8 考虑到各种圆棒的峰值时效时间的数据，在峰值时效区域中观察到硬度/抗拉强度和电导率之间的近线性倾斜下降趋势。这表明，合金中的过饱和固溶体逐渐转变为G.P.区和半共格析出相，从而支持了合金的沉淀硬化。 由于与G.P.区和相干细沉淀物相关的相干应变，电子被严重散射，导致合金的电导率降低[14]。对于高于/低于峰值老化时间的数据，在硬度/拉伸强度和电导率之间未观察到类似的线性趋势。然而，在峰值时效时间以上曲线斜率的降低指示沉淀物粗化。在AA 7010合金的过时效阶段，报告了硬度和电导率之间的类似反比关系[14]。沉淀物的相干性的损失，换句话说，内部晶格应变的损失，溶质（特别是Cu）从基质的显著损失以及沉淀物数量的减少使得电子散射不太有效，导致过时效相中的电导率增加。固溶体中保留的铜溶质的量也影响合金的导电性。电导率随固溶体中铜溶质含量的增加而降低。在过时效阶段，从固溶体中去除更多的铜溶质以形成粗平衡沉淀物（h）也有助于提高合金的电导率[18]。此外，各种圆棒的曲线斜率不相同。这表明，沉淀机制和动力学是不同的不同的圆棒。比较见图7。研究了25、50、75和120 mm的AA 2219合金圆棒的硬度与电导率的关系。图8.第八条。AA 2219合金各种圆棒（25、50、75和120 mm）的抗拉强度与电导率之间的关系120 mm挤压棒和25 mm锻造圆棒的结果给出了几个重要点：（1）25mm圆棒的强度/硬度与电导率的斜率比120 mm圆棒的斜率相对更陡。在25 mm圆棒中观察到的较陡斜率表明沉淀动力学相对较快。这是由于淬火产生的截面直径小和内应力高。通过锻造进行更高的加工，结构细化和更高的位错密度也有助于析出动力学。据报道，位错密度的增加通过增强Cu扩散率和生长的凸缘密度并提供几个随机取向的扩散路径来加速动力学[13]。在欠时效阶段中硬度/强度数据的相对较小的变化表明，在25 mm圆棒截面上沉淀物形成的速率相对均匀，并且在淬火后在圆棒截面上固溶体中保留的溶质的均匀性也更好。此外，由于截面直径较小，淬火过程中沉淀物的过早形成预计也会非常少，（2）两种情况下过时效阶段的斜率几乎相似。在两种圆棒的过时效阶段中观察到几乎相似的斜率表明，沉淀动力学几乎相似，并且在过时效中形成的平衡沉淀物的最大尺寸几乎相同，或者换句话说，在峰值时效时间以上从基体中去除残留溶质特别是Cu的速率几乎相同，（3）120 mm圆棒在欠时效阶段的硬度数据变化较大。120 mm圆棒在欠时效阶段硬度变化较大可能是由于挤压粗棒中析出相形成顺序不均匀所致。 由于硬度测量基于局部变形，因此硬度可能根据压痕的位置而变化。由于热膨胀效应，预计沉淀动力学在表面比在芯部更快。这导致了地表降水序列的提前开始。这在任何特定的老化时间产生了从表面到芯的相的不均匀性。这种不均匀性被转化为在120 mm圆棒中观察到的硬度的高变化，如图所示。7.第一次会议。还T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133139图9.第九条。对于直径为25 mm的圆棒，时效时间为（a）20 h、（b）23 h、（c）25 h和（d）27 h时的显微组织图10个。对于直径为50 mm的圆棒，时效时间为（a）20 h、（b）23 h、（c）25 h和（d）27 h时的显微组织挤出的微结构通过很大程度上伸长的晶粒结构导致沉淀的不均匀性。观察在老化不足阶段的拉伸强度变化，对于120 mm圆棒，误差棒变化不太显著，如图8所示，表明强度性能是在整体上评估的，给出了样品的整体性能（4）相对于140T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133图十一岁对于直径为75 mm的圆棒，时效时间为（a）20 h、（b）23 h、（c）25 h和（d）27 h时的显微组织图12个。对于直径为120 mm的圆棒，时效时间为（a）20 h、（b）25 h、（c）26 h和（d）29 h时的显微组织T.R. Prabhu/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）133141在过时效中，25 mm圆棒的相对较高的电导率值表明，获得了从基体中最好的可能的溶质去除和最大可能的沉淀物尺寸级，而对于120 mm圆棒，需要进一步的时效时间来获得该状态，并且该结果表明在25 mm圆棒中沉淀反应的更快动力学。在沉淀硬化过程的各个阶段，需要对两种棒材进行详细的TEM研究，以量化形成的沉淀物的量、性质和状态，并了解沉淀动力学。这项研究超出了目前工作的范围。Guapurich等人[14]和Koch等人[32]分别报告了AA 7010合金和AA 7075合金的强度和电导率之间几乎相似的非线性趋势。3.3. 微观结构AA 2219合金在时效过程中发生以下沉淀反应[33嘘！富铜Guinier-Preston带！共格Al2Cu沉淀物的形成！半共格Al_2Cu沉淀相！平衡非共格Al_2Cu析出相上述反应表明，共格GP区和半共格h0都是该合金峰值硬化的原因。GP区是老化过程中形成的第一阶段从TEM研究中发现，在a-Al基质中的100>方向上的{200}平面上形成10 nm大小的GP区，并且具有圆盘形状[18]。本文报道了1999年对50个GP带的TEM测量结果。AA 2219提供3.9 ± 0.4 nm的平均尺寸[13]。Nicholson和Nutting[36]报道，GP区形成为直径约为5 nm的圆盘，具有1-2个原子层厚。AA 2219合金的选区电子衍射研究证实了基质上晶格应变的相干性和存在[18]。中间沉淀物的成核优选发生在位错上[35]。随着老化的进行，h00逐渐在{100}惯习面上形成[18，37].Papazian[12]通过TEM研究观察到AA 2219合金中{110}面上的h00随后，随着时效时间的延长，h0沉淀溶解，开始形成h0沉淀的增长中间析出物A TES（h0 0，h0）通过扩散和共格面周围的应变场控制的界面延长和增厚机制发生[13]。这些沉淀物被确定为具有圆盘形状，并且在界面上具有失配位错[18]。发现沉淀物的直径和厚度在[13，18]中报告了关于沉淀内/放热反应及其速率的详细DSC研究加热速率对GP区溶解、反应速率和AA 2219沉淀尺寸的影响。请读者参阅上述文献以了解详情。这些沉淀物的细小尺寸和紧密间隔提供了Orowan机制的显著强化该持续时间被确定为峰值时效时间，并且理想地用于获得合金的峰值强度。 时效时间超过峰值时效时间后，半共格沉淀相（h0）转变为非共格平衡沉淀相（h），GPS区域除失去凝聚性外，平衡沉淀物颗粒大，分布稀疏。这些沉淀物很容易被位错绕过。基质中溶质的损失使它们非常柔软。因此，材料失去了强度。由于溶质（特别是Cu）从基体中完全去除以及大尺寸析出物的稀疏分布，在峰值时效时间以上提高了合金的电致电阻率。图图9-12分别示出了用于25、50、75和120 mm圆棒的AA 2219合金的显微组织。合金的显微组织为典型的拉长晶粒挤压组织。如见于图9-12（a），在峰值老化时间以下没有可分辨颗粒的证据。在峰值时效条件下，在合金中观察到非常细尺寸的沉淀物，如图1A和1B所示。9-12（b）.一旦老化时间达到超过峰值老化时间，微观结构开始显示出可分辨的颗粒，如图1A和1B所示。 9-12（c）. 特别地，如从图1A和图1B观察到的，在从峰值时效时间开始的4-6小时持续时间之后可以看到粗平衡沉淀物。9-12（d）.在任何老化条件阶段的显微组织中均未观察到沉淀物偏析。如图12所示，挤压棒的显微组织未显示出任何铸造枝晶结构。它主要表现为再结晶晶粒。在图1和图2中存在块状颗粒。图9-12（c）和（d）所示的金属间化合物预期是Fe或Mn基金属间化合物颗粒。[26，27，38]发现AA 2219合金中这些颗粒的成分为Al7Cu2 Fe和Al20 Cu2 Mn3。这些颗粒可能是在热挤压之前的均匀化处理过程中形成的。由于锻造和挤压温度低于均匀化处理，这些颗粒保留在组织中。还预期这些颗粒在抑制再结晶或晶粒生长方面发挥作用[22]。然而，详细的电子显微镜研究有助于确定这些颗粒的确切组成，这超出了本工作的范围4. 结论通过拉伸、硬度和电导率测试，研究了AA 2219合金峰值时效时间的尺寸效应。本研究的主要结果如下：发现25-75 mm尺寸的峰值老化时间为23 h，而120 mm尺寸的峰值老化时间达到峰值时效的延迟峰值时效态的屈服强度和抗拉强度分别为288在峰值时效条件下，硬度和电导率在121-128 BHN和30- 30.96%IACS范围内变化微观结构表征研究表明，随着时效时间的增加，沉淀物粗化。此外，在任何圆棒直径和时效时间组合的情况下，在显微组织中均未发现沉淀偏析。AA 2219合金的强度/硬度与电导率值之间存在近似线性关系，对于选定的热处理参数（固溶温度：535 °C，时效温度：191 °C，峰值时效时间：23 h）是有效的。然而，对于不同的圆棒直径，趋势的斜率不同。引用[1] F.C. 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