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7075鋁合金的研究現(xiàn)狀

0 前言

鋁及其合金的密度低,強(qiáng)度高,耐腐蝕,耐低溫,是一種重要的結(jié)構(gòu)材料[1]。7075鋁合金作為一種典型的Al-Zn-Mg-Cu系強(qiáng)化型鋁合金,具有比重小、強(qiáng)度高、加工性能好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域[2]。該鋁合金含有1%~8%的Zn元素和少量的Mg,Cr或Cu元素,為可熱處理強(qiáng)化鋁合金[3]。它通過淬火時(shí)效后析出大量彌散強(qiáng)化相使合金得到強(qiáng)化[4],合金性能良好。

7075鋁合金在國(guó)外的發(fā)展可追溯到20世紀(jì)40年代,1943年,美國(guó)成功研制出7075鋁合金,成為第一個(gè)可以用于實(shí)際的7×××系鋁合金[5]。二戰(zhàn)期間,國(guó)外已經(jīng)研制出高強(qiáng)7075-T6合金,并在20世紀(jì)60年代之前廣泛應(yīng)用在民用和軍用飛機(jī)上,接著研制出了7075-T73合金,以犧牲15%的靜強(qiáng)度來提高抗應(yīng)力腐蝕能力,隨后又開發(fā)了T76狀態(tài)合金,在犧牲較小強(qiáng)度的條件下可獲得一定的抗腐蝕性能。隨著科技的進(jìn)步,各種狀態(tài)的7075鋁合金逐漸被開發(fā)出來。文中總結(jié)了國(guó)內(nèi)外7075鋁合金在生產(chǎn)工藝、表面處理工藝、焊接工藝和熱處理工藝(特別是焊后熱處理)等幾個(gè)方面的研究現(xiàn)狀,指出目前仍需研究的內(nèi)容與方向,為同行進(jìn)一步進(jìn)行7075的研究設(shè)計(jì)開發(fā)提供參考。

1 7075鋁合金的生產(chǎn)工藝

高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金初期主要采用傳統(tǒng)鑄造,熔煉方式有真空熔煉、電阻爐熔煉及其它熔煉方法,用軋制、鍛造或擠壓的方式進(jìn)行成形。此方法簡(jiǎn)單,但存在晶粒粗大、偏析嚴(yán)重、組織疏松、固溶度低等問題, 限制了性能的進(jìn)一步提高。

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得重大成就、發(fā)展質(zhì)量和效益不斷提升的新形勢(shì)下,水利事業(yè)發(fā)展取得了很大進(jìn)步,逐步進(jìn)入保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)節(jié)水供水重大水利工程建設(shè)的新時(shí)期。黨的十九大報(bào)告對(duì)“貫徹新發(fā)展理念,建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系”進(jìn)行部署,明確提出“質(zhì)量第一”“質(zhì)量強(qiáng)國(guó)”理念?!吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于開展質(zhì)量提升行動(dòng)的指導(dǎo)意見》中提出,要提升建設(shè)工程質(zhì)量水平,推進(jìn)全面質(zhì)量管理,加強(qiáng)全面質(zhì)量監(jiān)管[1]。水利工程質(zhì)量監(jiān)督工作面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。長(zhǎng)江流域水利工程質(zhì)量監(jiān)督工作致力于不斷優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)督工作體制機(jī)制,強(qiáng)化質(zhì)量監(jiān)督管理,創(chuàng)新質(zhì)量監(jiān)督工作方式,深入探索和研究長(zhǎng)江流域水利工程建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督工作未來的發(fā)展方向。

為了提高鑄態(tài)合金的質(zhì)量,7075鋁合金在生產(chǎn)初期采用快速凝固/粉末冶金(rapid solidification/powder metallurgy,RS/PM)制備技術(shù)。80年代,美國(guó)ALCOA公司采用傳統(tǒng)RS/PM制備方法,研制出了PM/7090,PM/7091,CW67等合金,其強(qiáng)度相當(dāng)于IM/7075-T6,耐腐蝕性相當(dāng)于IM/7075-T73[6]。1992年,日本住友輕金屬公司制備出強(qiáng)度達(dá)到700 MPa以上的超高強(qiáng)鋁合金,將鋁合金的強(qiáng)度指標(biāo)提升到了更高的水平。但是,由于傳統(tǒng)RS/PM工藝難以制備大尺寸材料和生產(chǎn)成本高昂,且合金中鋅含量很高,導(dǎo)致粉末燒結(jié)困難,難以制備成塊狀材料,因此采用該工藝生產(chǎn)的超高強(qiáng)鋁合金并未得到實(shí)際應(yīng)用[7]。

認(rèn)真研讀關(guān)于工匠精神的文獻(xiàn),不難發(fā)現(xiàn),聚焦點(diǎn)即是“精益求精”,除此而外,還涉及諸如職業(yè)道德和勇于創(chuàng)新的品質(zhì)等內(nèi)容。還有一些專家學(xué)者在對(duì)工匠精神作比較研究時(shí)敏銳地發(fā)現(xiàn),德國(guó)的工匠精神和日本的工匠精神是存在差異的。德國(guó)制造的核心是讓生產(chǎn)“井然有序”,完美分工。德國(guó)工匠精神的重要體現(xiàn)就是在大工業(yè)領(lǐng)域精細(xì)生產(chǎn)和對(duì)生產(chǎn)秩序的逐步完善。而日本的工匠精神,更加重視細(xì)節(jié)和指標(biāo)的極致化。

噴射成形(spray forming,SF)又稱噴射鑄造(spray casting,SC)或霧化沉積(spray deposition,SD),是在RS/PM工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種全新的材料制備、成形與加工技術(shù)。該工藝在制備合金坯件過程中冷卻速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鑄造工藝(一般可達(dá)到102~104 ℃/s),從而使材料的基體組織顯著細(xì)化,析出相尺寸更加細(xì)小,各種偏析得到控制,提高了合金元素的固溶度,材料加工性能、力學(xué)性能和各項(xiàng)物理性能大幅度提高。韋強(qiáng)等人[8]采用噴射成形工藝制備的合金Al-8.6Zn-2.6Mg-2.2Cu 抗拉強(qiáng)度達(dá)到754 MPa,屈服強(qiáng)度為722 MPa,斷后伸長(zhǎng)率為8%。噴射成形在高強(qiáng)鋁合金制備中具有較大的應(yīng)用前景。

隨著技術(shù)的進(jìn)步,電磁鑄造及半連續(xù)鑄造技術(shù)也被開發(fā)出來并應(yīng)用于高強(qiáng)鋁合金。 Zhang Beijiang等人[9]在電磁鑄造的基礎(chǔ)上,采用低于50 Hz的頻率,在直冷(direct chilling,DC)鑄造技術(shù)的結(jié)晶器周圍布置交流感應(yīng)線圈,制備了直徑為100 mm和200 mm的7075及6063鋁合金鑄錠,該工藝使CREM鑄錠微觀組織細(xì)小均勻,表面質(zhì)量好,大大提高晶內(nèi)合金元素含量,增強(qiáng)錠坯的抗裂紋能力,減小了宏觀偏析。董帥[10]對(duì)雙流低頻電磁半連續(xù)鑄造7075鋁合金的工藝進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁電流頻率為15~25 Hz時(shí),鑄錠組織中晶粒相對(duì)細(xì)小,電流增大使晶粒變得更加細(xì)小。

2016年及2017年水稻季不同水肥處理下稻田水量平衡要素如表3所示。從表3可知2016年水稻季降雨量幾乎是2017年的2倍,這也是2016年水稻季灌水量較少排水量較多的主要原因。2016年和2017年水稻季各處理平均灌水量分別為223.0 mm和342.5 mm,平均排水量分別為826.9 mm和215.4 mm,2016年水稻季約是2017年的4倍。從降雨量和排水量的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),2016水稻季的單次降雨量較大。

兩組患者在干預(yù)前均處于輕度抑郁狀態(tài)和輕度焦慮狀態(tài),差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);干預(yù)后,觀察組抑郁和焦慮評(píng)分值低于對(duì)照組,兩組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

2 7075鋁合金的表面處理工藝

隨著科技的發(fā)展,對(duì)鋁合金構(gòu)件的需求日益增多,這就對(duì)鋁合金的使用性能提出了更高的要求。為了進(jìn)一步提高其耐腐蝕性能和耐磨損性能,研究人員采用特殊的表面技術(shù)對(duì)鋁合金進(jìn)行處理來進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì),居民的日常生活中將廁紙使用后直接丟進(jìn)馬桶的占66.2%,廁紙使用后丟進(jìn)紙簍中的占 33.8%.說明多數(shù)人習(xí)慣于將使用后的廁紙丟進(jìn)馬桶中處理,這樣做的理由大多認(rèn)為更環(huán)保衛(wèi)生,但這樣的做法真的符合節(jié)能減排的要求嗎?

徐娜[11]研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍鎳可以在7075鋁合金表面形成一層鍍鎳層,并隨著施鍍時(shí)間的增加鍍鎳層的厚度增厚。對(duì)該表面進(jìn)行氣體滲氮,可在表面形成Ni4N、A13Ni和A13N2等化合物,它們的存在使鋁合金的表面硬度達(dá)到700 HV,是基體硬度的7~8倍。Miao Jingguo等人[12]采用微弧氧化技術(shù)在7075鋁合金表面制備出陶瓷氧化膜。該氧化膜與鋁合金基體之間結(jié)合良好。由于膜層較厚,微孔孔徑較小,對(duì)基體材料有較好的保護(hù)作用。洪尚坤等人[13]采用微弧氧化法在7075鋁合金表面原位生長(zhǎng)出由α-Al2O3γ-Al2O3兩相組成氧化鋁陶瓷膜來提高表面耐磨性,當(dāng)硝酸鈰質(zhì)量濃度為0.12 g/L時(shí),陶瓷膜的厚度達(dá)到最大,硬度最高,致密性最佳,具有更好的耐磨性。

林英英[14]利用攪拌摩擦焊技術(shù)在7075鋁合金表面獲得了焊后SiC和MoS2添加相的復(fù)合材料層,該材料層的耐摩擦磨損性較基體有明顯提高,磨損形式由粘著磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槟チDp。王妍潔[15]研究了超聲噴丸對(duì)7075鋁合金表面特征的影響,發(fā)現(xiàn)噴丸處理使合金產(chǎn)生一定厚度的表面細(xì)晶層,大大改善了材料的表面硬度、粗糙度,提高了材料的抗電化學(xué)腐蝕能力。由此可見,采用適宜的表面處理工藝能夠改善7075鋁合金的耐磨性和耐腐蝕性及硬度等。

3 7075鋁合金的焊接工藝

7075鋁合金在實(shí)際應(yīng)用中常以焊接件的形式存在。由于鋁合金的熔點(diǎn)低、熱傳導(dǎo)系數(shù)大、熱膨脹率高,所以在常規(guī)熔化焊時(shí)容易出現(xiàn)焊縫裂紋傾向大、氣孔、焊接結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力和殘余變形較大等缺陷。而7075鋁合金由于含有合金元素種類多,缺口敏感性大,耐蝕性差,焊接難度更大[16]。

研究人員對(duì)7075鋁合金的焊接進(jìn)行了廣泛的研究。左玉婷等人[17]采用電子束對(duì)10 mm噴射成形的Al-Zn-Mg-Cu板材進(jìn)行焊接,發(fā)現(xiàn)焊接接頭由近縫區(qū)母材、焊核區(qū)和熱影響區(qū)組成。焊核區(qū)組織主要為等軸細(xì)晶,熱影響區(qū)組織變化不大,大部分保留了母材的原始組織特征。從焊縫區(qū)到母材,顯微硬度值逐漸下降,焊接接頭強(qiáng)度約為母材的82%。

從表2可以看出,用傳統(tǒng)最小二乘迭代法,無論是3次迭代還是6次迭代,誤差均比本文方法大很多.其中,本文方法3次迭代的擬合曲線平均誤差約為傳統(tǒng)最小二乘迭代法的1/2,6次迭代的擬合曲線平均誤差不到傳統(tǒng)最小二乘迭代法1/40,本文方平均誤差小于0.5 rad,最大誤差不到1 rad.

呂鵬[18]研究了7075鋁合金的光纖激光焊接,采用正交試驗(yàn)確定了最優(yōu)的焊接參數(shù)組合。通過極差分析法得出焊接參數(shù)對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響程度從大到小依次為離焦量>激光功率>焊接速度,較佳工藝下接頭系數(shù)達(dá)到60%。田盛[19]對(duì)7075鋁合金CO2激光填充焊接進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)填絲后焊接過程更穩(wěn)定,有效的壓縮了金屬蒸氣和等離子體。使用A1Si12焊絲可以有效地消除熱裂紋和氣孔,采用A1Si12和A1Mg4.5MnZr兩種焊絲的焊縫抗拉強(qiáng)度經(jīng)熱處理后都有明顯提高。楊武雄[20]采用YAG激光器對(duì)7075鋁合金進(jìn)行焊接,采用優(yōu)化的焊接參數(shù)及A1Si12作為填充材料的焊接接頭強(qiáng)度較未加填充物時(shí)有明顯提高。余嘯和吳圣川等人[21-22]研究了7075-T6鋁合金激光電弧復(fù)合焊接頭軟化行為,發(fā)現(xiàn)熱輸入越大其軟化區(qū)和焊縫熔化區(qū)越大,接頭硬度越低。接頭氣孔最大尺寸范圍為0.1~0.2 mm。

李正和常麗艷等人[23-24]對(duì)7075鋁合金進(jìn)行了激光-MIG復(fù)合焊,發(fā)現(xiàn)較高熱輸入時(shí)氣孔率小,低熱輸入時(shí)氣孔尺寸較大,氣孔集中在焊縫中心位置,表面較少,而中心部位存在大量疏松組織和氣孔,降低了抗拉強(qiáng)度。焊縫區(qū)為樹枝晶,熔合區(qū)為柱狀晶,熱影響區(qū)和母材保持了軋制組織形態(tài),焊縫內(nèi)存在枝晶偏析,熔合區(qū)和熱影響區(qū)出現(xiàn)過燒現(xiàn)象,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的硬度低于母材。高雙欣[25]對(duì)2024和7075異種高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行激光填絲焊接,發(fā)現(xiàn)激光直接加熱及熱傳導(dǎo)是焊絲熔化的主要加熱機(jī)制。熔滴對(duì)熔池有調(diào)節(jié)能量分配維持小孔前壁穩(wěn)定的作用,提高送絲速度會(huì)提高熔滴過渡頻率,焊前進(jìn)行物理清理、激光偏轉(zhuǎn)及提高送絲速度都會(huì)降低氣孔率。

何建軍等人[26]對(duì)2 mm 7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織與性能進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)攪拌頭轉(zhuǎn)速越快,焊縫表面越粗糙,最佳工藝條件下的焊接接頭強(qiáng)度為487 MPa,達(dá)到母材抗拉強(qiáng)度的97.4%,焊核區(qū)的顯微硬度高于母材,熱影響區(qū)硬度最低。蔣若蓉等人 [27]和A. H.Lotfi等人 [28]研究發(fā)現(xiàn)攪拌摩擦焊焊接參數(shù)對(duì)熱輸入和溫度分布有重要影響,同時(shí)影響微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。Al-Badrawy A. El-Nasr等人[29]采用攪拌摩擦焊對(duì)7075鋁合金進(jìn)行焊接,當(dāng)轉(zhuǎn)速840 r/min、進(jìn)給速度122 mm/min時(shí),焊接接頭外觀成形良好,焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到450 MPa,焊縫硬度下降,焊核區(qū)約145 HV,焊接接頭為非常細(xì)小的等軸晶組織。

還有學(xué)者對(duì)7075鋁合金及該合金與其他合金的擴(kuò)散焊進(jìn)行了研究。顏景潤(rùn)等人[30]采用真空擴(kuò)散焊焊接7075鋁合金,發(fā)現(xiàn)接頭抗剪強(qiáng)度隨焊接溫度和保溫時(shí)間的增加先增加后減小,焊接接頭界面存在的縫隙隨著焊接溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸消失,界面成形良好。于前和趙宏偉等人[31-32]采用真空擴(kuò)散焊對(duì)再結(jié)晶退火的擠壓態(tài)AZ61,AZ91鎂合金和7075鋁合金進(jìn)行焊接,發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散溫度低于470 ℃時(shí),時(shí)間越長(zhǎng)擴(kuò)散越充分,接頭力學(xué)性能越好。擴(kuò)散溫度在470~500 ℃之間時(shí),保溫時(shí)間越長(zhǎng)則組織粗化,影響焊接接頭的強(qiáng)度。

與以上幾種焊接方法相比,變極性等離子弧焊(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)技術(shù)具有能量集中,焊后變形小等優(yōu)點(diǎn)。焊件不需開坡口、焊道窄,且單面焊雙面成形,立焊時(shí)有利于排除焊縫中的氣體和夾雜,可獲得無缺陷焊縫,在國(guó)外被稱為“零缺陷”的焊接方法,在鋁合金的焊接中具有很好的應(yīng)用前景[33-34]。

隨著PAW和VPPAW的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外的研究人員對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了更廣泛的研究。A. C.Nunes等人[35]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于15.9 mm以下的鋁合金使用等離子弧焊一次即可焊透,而15.9~25 mm的鋁合金則需制備較為復(fù)雜的接頭,采用小孔等離子弧打底焊以及熔入法填絲焊才能實(shí)現(xiàn)焊接。等離子弧加熱集中,熔化區(qū)域小,小孔焊對(duì)工件加熱區(qū)域?qū)ΨQ,降低了翹曲變形傾向[36]。

沈江紅等人[37]發(fā)現(xiàn)采用VPPAW可實(shí)現(xiàn)3~10 mm鋁合金的焊接,焊縫成形美觀,基本無氣孔,變形小,接頭質(zhì)量穩(wěn)定,焊接電流、離子氣流量、焊接速度對(duì)小孔的形成和穩(wěn)定起主要作用。陳國(guó)余等人[38]指出,在PAW中,離子氣流量大,焊接能量大,則穿孔能力越強(qiáng),但對(duì)小孔收縮不利。離子氣流量過小,則導(dǎo)致電弧的挺度不夠,穿透能力變差。裴利程等人[39]研究發(fā)現(xiàn),在等離子弧焊中,噴嘴距離工件越近,等離子弧越穩(wěn)定,在3~6 mm厚鋁合金的焊接中,噴嘴到工件間距離一般為3~5 mm。板厚為8 mm時(shí),噴嘴距工件5~6 mm較佳。李陽[40]優(yōu)化出了10 mm 7075鋁合金VPPAW的較佳焊接參數(shù),此參數(shù)下焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了母材強(qiáng)度的61.3%。李國(guó)偉等人[41]研究了10 mm 7075鋁合金的脈沖VPPAW,發(fā)現(xiàn)脈沖的植入能有效地提高接頭的抗拉強(qiáng)度,植入脈沖后焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了母材強(qiáng)度的67.5%。

7075鋁合金由于自身的特點(diǎn)使焊接較為困難,接頭的強(qiáng)度相比于母材明顯降低,接頭軟化問題較為嚴(yán)重,達(dá)不到與母材等強(qiáng)的要求,從而影響了整個(gè)工件的使用壽命。因此,在選擇焊接工藝時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮高能束焊、攪拌摩擦焊及等離子弧焊等。

4 7075鋁合金的熱處理工藝

對(duì)高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金而言,想要充分發(fā)揮合金性能優(yōu)勢(shì)就必須優(yōu)化出最佳的固溶時(shí)效處理制度,同一合金采用不同的固溶時(shí)效處理制度其性能出現(xiàn)顯著差異。焊后熱處理包括固溶處理、單級(jí)時(shí)效、雙級(jí)時(shí)效及回歸再時(shí)效(regression re-aging,RRA)等。

固溶處理過程中既要保證強(qiáng)化相能夠最大數(shù)量的溶入基體,得到最大的過飽和度,又不引起過燒及晶粒長(zhǎng)大,它影響著合金的晶粒尺寸與形態(tài)、過剩相的數(shù)量、強(qiáng)化元素的固溶程度;后續(xù)的時(shí)效處理使晶內(nèi)及晶界的第二相析出粒子均勻、密集、細(xì)小析出,使合金達(dá)到峰值時(shí)效[42]。常見的工藝有:?jiǎn)渭?jí)固溶、強(qiáng)化固溶、高溫析出、多級(jí)固溶和固溶降溫處理。

時(shí)效是通過改變7×××系鋁合金的時(shí)效工藝參數(shù)來改善合金的顯微組織,從而改善材料綜合性能的一種熱處理工藝。目前國(guó)內(nèi)外常用的有單級(jí)時(shí)效、雙級(jí)時(shí)效、回歸再時(shí)效和雙峰時(shí)效等。無論是過時(shí)效處理,還是回歸再時(shí)效處理,都是在單級(jí)時(shí)效處理基礎(chǔ)上完成的,因此確定合理的固溶時(shí)效處理制度就變得非常重要。如T6時(shí)效處理能夠達(dá)到峰值強(qiáng)度, 但應(yīng)力腐蝕開裂(stress corrosion crack,SCC)傾向明顯增加,陳康華等人[43]研究發(fā)現(xiàn)擠壓7055-T6鋁合金的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到750 MPa,屈服強(qiáng)度也高達(dá)715 MPa。盡管經(jīng)過T6處理的合金強(qiáng)度較高,但腐蝕性能較差,因而限制了它的應(yīng)用,所以需要研發(fā)可提高抗應(yīng)力腐蝕性能的熱處理工藝。最先開發(fā)的熱處理工藝包括T73,T74和T76等, 但這些熱處理工藝屬于過時(shí)效處理, 在改善抗應(yīng)力腐蝕性能的同時(shí)使強(qiáng)度損失了10%~15%。P.Doig等人[44]研究了7075鋁合金在T6和T7X狀態(tài)下的抗應(yīng)力腐蝕性能,發(fā)現(xiàn)與T6態(tài)相比,經(jīng)過T7X態(tài)處理后合金的應(yīng)力腐蝕抗力有所提高。為了解決強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能之間的矛盾,出現(xiàn)了回歸再時(shí)效處理。羅付秋[45]研究發(fā)現(xiàn)7075鋁合金經(jīng)RRA處理后抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較T6態(tài)有所降低,接頭的腐蝕敏感性與T6態(tài)相比明顯降低,較之雙級(jí)時(shí)效有所提高。

制定切實(shí)合理的水系整治實(shí)施計(jì)劃,與生態(tài)新城的開發(fā)總體時(shí)序相適應(yīng)。水系規(guī)劃計(jì)劃分四期實(shí)施,為優(yōu)先保證區(qū)域及下游耕地的灌溉,并盡快提升西片區(qū)水生態(tài)環(huán)境,蛇家壩干渠改道及沈湖擴(kuò)挖工程優(yōu)先安排在一期實(shí)施,其余工程分期逐步實(shí)施。

對(duì)比幾種熱處理工藝可知,T6處理是最基本的熱處理制度,能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度,但易于出現(xiàn)SCC傾向;T7X處理在改善SCC傾向同時(shí),造成了10%~15%的強(qiáng)度降低;RRA處理具有T6處理和T7X 處理的綜合結(jié)果,既達(dá)到了T6處理的強(qiáng)度,又具有T7X處理的抗應(yīng)力腐蝕特性。但RRA處理工藝相對(duì)復(fù)雜,實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮來選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)效制度。

使用環(huán)境會(huì)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供許多好思路。在掌握環(huán)境條件特點(diǎn)的同時(shí),要構(gòu)思這樣的環(huán)境條件適合什么樣的結(jié)構(gòu)、什么樣的材料等等。很多設(shè)計(jì)方案就可從此中產(chǎn)生。環(huán)境的限制,必然又要求設(shè)計(jì)師要盡力地適應(yīng)環(huán)境的特點(diǎn),否則就使設(shè)計(jì)方案在特定環(huán)境條件下無法完成作業(yè)要求。例如,有些勞動(dòng)項(xiàng)目在多雨的南方要求全天候作業(yè),如果農(nóng)具不具備防水能力,就會(huì)無法完成作業(yè)要求。另外,為了適合不同環(huán)境的作業(yè)要求,可以采用可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì),以增強(qiáng)產(chǎn)品的適應(yīng)環(huán)境的能力。讓產(chǎn)品適應(yīng)其使用環(huán)境,實(shí)質(zhì)上是要求設(shè)計(jì)師利用環(huán)境條件、克服環(huán)境限制,設(shè)計(jì)開發(fā)出適合環(huán)境要求的合理的可行方案[4]。

5 7×××系鋁合金的析出序列

Al-Zn-Mg-Cu系合金是典型的可熱處理強(qiáng)化型鋁合金,沉淀強(qiáng)化為主要的強(qiáng)化機(jī)制。合金的析出序列及沉淀相變化規(guī)律如下:

對(duì)于Al-Zn-Mg(-Cu)系合金,固溶時(shí)效處理的析出序列可分為以下兩種方式:

(1)在Mg含量低于Zn含量時(shí)其析出序列為:飽和固溶體(super-saturated solid solution, SSS)- GP(Guinier-Preston)區(qū) - η′(MgZn2)相 - η(MgZn2)相,這一沉淀序列的完整性與時(shí)效溫度和時(shí)間有著密切的關(guān)系[46-48]。時(shí)效初期,過飽和固溶體中主要析出GP區(qū),隨著時(shí)效溫度的升高或時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)有η′相析出,在峰時(shí)效時(shí)主要為GP區(qū)和η′相,在過時(shí)效時(shí)主要以η′相和η相為主。

(2)當(dāng)Mg含量相對(duì)Zn較高時(shí)其析出序列為[49]:SSS - GP區(qū) - T′相(A12Mg3Zn3)- T相(A12Mg3Zn3)。

在目前應(yīng)用的Al-Zn-Mg(-Cu)系合金中,Zn含量一般都大于Mg含量,并且Zn/Mg比值一般為2.5左右甚至更高。因此,方式(1)為比較常見的析出序列,即GP區(qū)、η′相和η相為主要沉淀相。GP區(qū)是鋁合金在低溫或高溫時(shí)效早期的析出產(chǎn)物,η′相一般呈板條狀,與基體呈半共格狀態(tài),是Al-Zn-Mg-Cu系合金峰時(shí)效的主要強(qiáng)化相。η′相主要是由GP區(qū)演變而來,也可以從基體中直接析出。η相是過時(shí)效的主要強(qiáng)化相,其強(qiáng)化效果遠(yuǎn)小于亞穩(wěn)相η′。

沉淀過程中不直接沉淀平衡相的原因是由于平衡相一般與基體形成新的非共格界面,界面能大;而亞穩(wěn)定相的沉淀產(chǎn)物往往與基體完全共格或部分共格,界面能小。相變初期,新相比表面積大,因而界面能起決定作用,界面能小的相,形核功小,容易形成,所以先形成形核功最小的過渡結(jié)構(gòu)再演變成穩(wěn)定相。

6 7×××系鋁合金焊接接頭熱處理工藝

7075鋁合金的接頭軟化問題制約了該合金的應(yīng)用,為改善這種現(xiàn)象,研究人員通過改變焊接工藝、焊后表面處理、焊后熱處理等手段來提高鋁合金焊接接頭的性能。焊后熱處理是目前提高高強(qiáng)鋁合金綜合性能的常用手段,而焊后熱處理對(duì)鋁合金焊接接頭組織和性能的作用也被許多研究人員進(jìn)行了廣泛且深入的研究。劉長(zhǎng)軍等人[50]對(duì)AA7075-T651鋁合金雙脈沖MIG焊接頭進(jìn)行固溶后水淬+二級(jí)時(shí)效處理,發(fā)現(xiàn)焊后晶粒由枝晶向等軸晶轉(zhuǎn)變,焊接接頭的抗拉強(qiáng)度由343 MPa提高到490 MPa,軟化區(qū)硬度有明顯提升。嚴(yán)鏗等人[51]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)450 ℃×1 h+475 ℃×1 h的雙級(jí)固溶后水淬,再進(jìn)行120 ℃×24 h時(shí)效處理后,噴射成形7×××系鋁合金TIG焊焊縫組織均勻、晶粒有所長(zhǎng)大,但沒有出現(xiàn)過燒現(xiàn)象,接頭強(qiáng)度顯著提高。Li Guowei等人[52]對(duì)7075鋁合金的PVPPAW接頭進(jìn)行固溶-時(shí)效處理,研究了不同固溶-時(shí)效制度下析出相的變化規(guī)律,較佳的固溶-時(shí)效工藝下接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)母材強(qiáng)度的91.2%。王希靖等人[53]研究了5 mm 7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭試樣熱處理前后的焊縫組織及性能。較佳焊接參數(shù)下的接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到353 MPa,為母材強(qiáng)度的78.5%,熱處理后接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的83%。熱機(jī)影響區(qū)和熱影響區(qū)的過渡區(qū)是焊件的薄弱環(huán)節(jié)。

評(píng)價(jià)是生態(tài)小清潔小流域治理的一項(xiàng)重要內(nèi)容,傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法很多,如專家評(píng)分法、層次分析法等,但采用傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法存在以下幾個(gè)方面的問題:①水源保護(hù)區(qū)生態(tài)小流域治理是復(fù)雜的系統(tǒng)工程,傳統(tǒng)方法難以提供科學(xué)全面的管理決策;②水源保護(hù)區(qū)生態(tài)小流域多維特性迥異多變,傳統(tǒng)方法難以適應(yīng)評(píng)價(jià)的需要;③隨著生態(tài)清潔小流域治理工程數(shù)量的增加,傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法的效率較低且不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用;④隨著生態(tài)清潔小流域治理研究的不斷深入,傳統(tǒng)的方法也不利于研究成果的應(yīng)用與推廣。因此,基于以上原因,目前急需建立一個(gè)科學(xué)和合理的評(píng)價(jià)體系,選取合理的評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)方法,并依托計(jì)算機(jī)技術(shù)編制評(píng)價(jià)軟件,以解決上述問題。

綜上所述,焊后熱處理能明顯改善7×××系鋁合金焊接接頭的軟化現(xiàn)象,提高焊接接頭的綜合性能。對(duì)于可熱處理強(qiáng)化鋁合金的接頭,焊后熱處理是一種較為簡(jiǎn)單有效的提高強(qiáng)度的方法。

7 結(jié)束語

7075鋁合金具有高的強(qiáng)度、韌性、良好的加工性能,已得到廣泛應(yīng)用。但是,在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中仍然存在以犧牲強(qiáng)度、韌性的代價(jià)來獲得較高的抗SCC性能的突出問題,同時(shí)應(yīng)用過程中的接頭軟化問題也嚴(yán)重制約了其應(yīng)用潛力的發(fā)揮。因此,為了獲得高質(zhì)量的鑄態(tài)合金及需要從以下幾個(gè)方面開展工作。

(1)需要開發(fā)先進(jìn)的熔鑄裝備和工藝以獲得高質(zhì)量的大規(guī)格鑄錠。降低夾雜,減少疏松,改善鑄錠組織。

(2)利用塑性變形與熱處理工藝結(jié)合,探求更好的形變熱處理工藝制度。使7075鋁合金獲得高強(qiáng)度和良好的塑性、韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能。

2.2.3 社會(huì)公眾態(tài)度:社會(huì)對(duì)帕金森病的態(tài)度決定了帕金森病患者的日常生活和周圍環(huán)境,病恥感來源于社會(huì)的刻板印象,用于區(qū)別有“污名”的個(gè)體和“正?!鄙鐣?huì)人群,導(dǎo)致患者出現(xiàn)被孤立和歧視的感覺。帕金森病患者出現(xiàn)與正常人不同的特征(如面具臉,靜止性震顫和姿態(tài)異常等)被誤認(rèn)為這是異于常人的行為,遭到來自社會(huì)的排斥。研究發(fā)現(xiàn)有近一半的帕金森病患者以“恥辱”為特征解釋該疾病,部分患者將生活分為“私人”與“社會(huì)”,并且希望能從“社會(huì)”撤離進(jìn)入自己“私人”的世界,這將導(dǎo)致患者更愿意與社會(huì)孤立[17]。

(3)對(duì)于7075鋁合金的焊接質(zhì)量控制方面有待于進(jìn)一步研究,對(duì)于熱循環(huán)作用下接頭的微區(qū)特征演變有待探索。

(4)優(yōu)化7075鋁合金及焊接接頭的熱處理工藝特別是時(shí)效工藝來控制微觀組織,深入研究時(shí)效析出的沉淀強(qiáng)化機(jī)制,使合金實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)、高韌、耐蝕的優(yōu)化匹配。

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