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1、江苏工业学院本科生毕业设计（论文）外文翻译高强度7000系铸造合金中的显微结构所依赖的断裂韧度Z.Cvijovic , M.Rakin , M.Vratnica , I.Cvijovic摘 要： 微观结构的影响参数与粗颗粒间的阶段以及沉淀物的断裂韧度对过时效7000系合金锻件的影响。详细的微观组织和断口分析与断裂韧度所进行的试验使用的是三个成分不同的合金（铁+硅）。断裂机制的确定和局部区域断裂模式的评估。根据这些数据然后定量相关平面应变断裂韧度，而大部分的属性估计通过显微图像分析。以阿多微观为基础的模式发展，该报告准确地描述了依赖的断裂韧度及个人结构参数。关键词：7000铝合金；显微结构；图像
2、分析；韧度；建模1 导言 高强度7000系列铝合金的断裂韧度在许多高强度结构部件中处于关键地位，特别是在短期内的横向方向 1,2 。因此，对破坏极限设计的极其重要的目的是了解不同的参数影响及其断裂韧度属性。众所周知对如粗颗粒间（IM）的阶段，分散体，晶间和晶内析出，沉淀区（PFZs）的微观结构特性，晶粒尺寸和方向施加重大影响 1,3-5 。它们可以有助于局部化的塑性流动和发起以及传播断裂。因此，在这些断裂过程涉及多种合金的微观结构 1,2,4,6-8 。共存的不同的断裂模式，即粗通道时的感应颗粒大，而在断裂表面明显存在的是晶间断裂韧度和微孔诱导穿晶断裂。因此，7000系合金的断裂韧度变形是由实
3、际的一小部分的微观结构在整体断裂，这反过来又制约了基本的组织。断裂阻力的评估是这些合金改进相关的微观结构与功能的一个关键条件。根据不同的合金成分和加工过程，相关属性的个别功能可以多种多样：数值模型可以通过合适的微观结构的必要断裂韧度获得。 有大量的微预测模型的平面应变断裂韧度，以及沉淀硬化7000系合金产品的断裂韧度 2,3,5,7-14 。但是，模拟商业的7000系合金的断裂韧度是一项艰巨的任务，由于复杂的微观结构和不同断裂模式之间的竞争。一个真正全面的断裂韧度模型，已考虑了所有的断裂模式，特性是影响这些断裂模式和各向异性的一些参数。然而现有的模型，没有提供定量的微观组织之间的关系属性，以及
4、表面断裂形貌和断裂韧性。这些模型一般考虑选择的是微观结构参数和断裂模式，从而使得它们不能正确的描述7000系合金真实的断裂过程和准确地预测它们的断裂韧度。此外，众多的适用性模型只是有限的简化考虑了一个单一的断裂机制。在几个模型相比较之下，作者认为一些混合物规则之间的断裂韧度预测的是仅个别的断裂模式。这种一致总结的断裂韧度的具体断裂机制是在权重函数的基础上发展得到的各自机制，最近已经被戈卡莱等人所使用 7 。为了预测重结晶水平对超薄热轧板的断裂韧度的影响。另一方面,很少的产品存在的演变叙述了演变的断裂韧度造成了7000系合金中广泛使用重型钢板和锻件。 目前的工作的目的是建立一个以多微观为基础的模
5、型，该模型能够预测断裂韧度以及报废的7000系合金锻件中（铁+ 硅 ）的杂质含量是可变的。它是在基于现有的模型基础上产生的断裂韧度的体积分数的粗糙的即时消息和验证,采用定量数据的微观结构及电镜断口分析等。2 实验过程 三个工业生产的合金成分（质量分数 ）：铝-7.45 锌 - 2.47 镁 - 1.53 铜-0.25 锰- 0.17 镉- 0.15 锆 - 0.11 硅- 0.12 铁 （合金1 ），铝-7.30 锌 - 2.26 镁 - 1.55 铜 - 0.29 锰 - 0.18 镉- 0.13 锆- 0.09 硅 - 0.16 铁 （合金2 ）和 铝 - 7.65 锌 - 2.26 镁
6、- 1.55 铜 - 0.25 锰 - 0.18 镉- 0.11 锆- 0.11 硅- 0.26 铁 （合金3 ）提供了50毫米厚的薄饼型钢板在报废的条件下。所有工业生产的钢板都有一个相同的处理程序。为经过在465 C的9小时和475 C的16小时的均匀化后，铝锭的尺寸B192360毫米经430 C的单轴热锻高度减少85 ，然后解决方案治疗460 C的1小时，水淬，具体为5 小时在100 C加5 小时在160C。两步人工老化类似T73的回火，通常是在7000系合金板材获得一个很好的结合力，韧性和应力腐蚀开裂下进行的。裂纹扩展阻力的增加与过度时效附有复杂的冶金变化，还包括阶段转变基地矩阵，粗化和
7、改变沉淀的一致性 15 。图1. 图解说明样本的取向用于断裂韧度的测试 (L -纵向方向, C -环状或切线方向, R -径向）(a)和位置的微观分析利用的是金相位面(b)。 平面应变断裂韧度进行的测试是根据美国ASTM E399的疲劳裂纹标本的两种不同的方向：左旋受体和R一L（图1A）款。在案件的一个关键L - R的方向上，由断裂韧度决定直接采用紧凑拉伸（CT）标本。在案件的R一L方向，单缘缺口弯曲（ SENB ）样本进行了测试。由于断裂韧度，预计在R一L比在L - R的方向将存在更大的断裂韧度值，确定J积分数据利用方程： ( 1 )其中E是杨氏模量和V是泊松比。JIc是J积分的临界值，根据
8、美国ASTM E813，被评为利用单一的标本，弹性遵守的方法。据美国ASTM E8在相应的L和R方向进行拉伸试验。在所有情况下,对三个标本的每个标本取向都进行调查，通过这三份标本得到这个报告的平均性质。使用赖克特荣MeF3光镜（长征），在二次电子模式的飞利浦XL30扫描电子显微镜（ SEM ）情况下，在20千伏及Technai F20S -双透射电子显微镜（透射电镜）与场发射枪进行试样裂缝断裂韧度测试以得到一份详细的微观组织和断口分析。选择性腐蚀和能量分散x的射线光谱(EDS)进行了扫描电镜(SEM)分析测定了粗感应颗粒的性质。目前识别的两阶段进行的是金相部分平行平均破裂面和裂缝表面平均断裂。
9、图1.各种颗粒的化学成分进行了系统连接并使用这个瞬变电磁法(TEM)。图像分析成功地解决了粗感应颗粒和晶内析出定量评估。它们的体积分数，抗体，大小表示截取的平均长度，L或平均直径，D和间距，钾以及PFZs宽度，WPFZs ，估计通过测量完成金相面位。对这些测量结果放大一千遍,利用截图方法或深槽300 - 500均匀采样平面中的每个标本。对试样在扫描电镜断口上进行断裂韧度检查评估断裂的微观结构。对断裂表面进行研究，表面裂缝的中心区域的塑性区疲劳在应力状态下利用圆型的条件。这个地区不同的分数断裂模式，是通过跟踪这个地区的量化的扫描电镜(SEM)及使用数字化片剂得到的。十个断口组织的显微镜照片经过7
10、50次的放大，在模型试验的基础上用定量数据来进行了验证，提出了多基微观结构的断裂韧度。3 结果和讨论3.1 显微组织观察 光镜中提出的图2表明，显示所有的由微观结构组成的粗锻件包括感应颗粒，不均匀的分布于细长的颗粒和枝晶臂边界，较为粗糙的颗粒分布在树突状沉淀核心。颗粒结构并没有结晶，是由于不良的铬、锰、锆被添加到了分散体形式，众所周知，它能够有效的抑制再结晶。由于热锻序列的厚钢板产品发生以下的再结晶温度，所以有三个合金呈薄饼状颗粒结构。大煎饼形状的颗粒细长的分布在C方向，金相观察试样平面的L - R方向上的标本图2 。颗粒结构的R-L方向是相似的，但发现颗粒更多的拉长是在同一C方向。长征和SE
11、M / EDS公司表明，当感应粗颗粒，按照一致的方向发展并发生普遍变形时，有以下类型：(a)可溶性g-Mg(Zn,Cu,Al)2, S-CuMgAl2与锌和Mg2Si，(图3a(a)和(b)和图4a)，(b)不可溶性(Cu, Fe,Mn)Al3(图3c) ，Al7Cu2Fe(图4b)，一个小的(Cu, Fe,Mn,Cr)Al7。图2。显微组织中显示LM检验L-R合金3在一个方向的试剂蚀刻格拉夫16。 通常粗颗粒的可溶性或最小部分的可溶性阶段含有合金元素，目前的解决方案为注明均化作用，表明锌、镁合金是主要用于降水硬化而并不具有潜在影响沉淀行为的合金。他们的扫描电镜(EDS)分析表明,这些发现微粒
12、的阶段是大多数的Mg2Si分解过程。热处理过程中所得的粒子收益缓慢,而复杂的阶段包含铝、锌、镁和含量相对较小的铜。在分析了图像和数据的基础上可以看出在表1，他们的体积分数低于0.16 vol.%。而主导的第四纪阶段是基于-Mg(Zn，Cu，Al)2的，目前，有一些小的粒子由于其分散和产生球化处理。不溶解的S相颗粒很少看到。与其他产品对比17 20允许识别上述的阶段。即现有的文献和相图显示，温度低于固相线时，有四个阶段，即(MgZn2)，T(Al2Mg3Zn3)，S(CuMgAl2)和H(CuAl2)也会发生在Al-Zn-Mg-Cu系合金中。这些阶段中，只有、T和S出现在商用7000系合金中。同
13、时和T的阶段扩展可得到溶铝和铜，而显示S的锌系溶解度可以达到质量的30。在锌轴承阶段中，锌/镁比发挥了关键控制作用的性质。因此，在我们实际的生产情况下，高的锌/ 镁比有助于形成的阶段。尽管这一阶段包含相同的主要因素,但它又和第四纪T阶段的化学性质是不同的。SEM/EDS的频谱从G颗粒显示表明锌的含量是明显大于镁的，图3a。EDS公司分析这个数据可能会与报告共同确定T阶段的数量。最近，Ii et al. 21 和蒙德以及Mukopadhyay 19 发现，锌/镁的比例在这个阶段中接近1和(锌+镁)/铜到5之间。他们还进行了X -射线衍射（ XRD ）分析，并得出结图3。扫描电镜断口断裂韧度试样和
14、EDS谱粒子的G -Mg(Zn,Cu,Al)2（a），S- CuMgAl2（b）和(Cu，Fe，Mn)Al3（c）阶段观察到的断裂面。论认为，这些的Al - Zn - Mg - Cu系丰富的粒子具有相同的晶体结构与第四纪T阶段。但是，应该指出的是，在SEM/EDS光谱中的铝基高峰可能是由实际的感应粗颗粒组成，而且还促成其围绕在点阵的周围。我们的研究表明,在除了可溶性-Mg(Zn,Cu,Al)2阶段，微量的S-CuMgAl2阶段也可以通过 (SEM)/EDS检测到，图.3b. 图表上的的锌峰值，表明S阶段与锌的含量是相关的，这个结果报告已经由蒙德和Mukopadhyay所证实 19 。 定量的图
15、像分析结果表明，在不同比例的基础上可溶性阶段和S阶段具有平均化和固溶处理。合金1,具有最高的(Zn+Mg)含量显示了他们的极点。另一方面，在合金3中的和S相颗粒数量要比合金1中少，由于具有较为平衡的(Zn+Mg)内容，所以这些阶段目标，是为了表明完全不同的解体。因此，在合金1中减少锌，镁的含量可形成沉淀硬化。此外,增加(Fe+ Si)的杂质含量可以降低可溶性和S阶段的体积分数，因为在一些阶段中,有大量的镁、铜以结合铁和硅的形式存在于Mg2Si与各种难溶性阶段中。虽然Mg2Si相可溶性颗粒的平均尺寸从1.70到2.09，但是并不存在更大的尺寸(见表1)，它们的尺寸比和S阶段的要大，这样可以表现出对于断裂进程更大的影响。即众所周知,断裂或各种感应相颗粒的分离取决于颗粒的形态和内在机械性能 22 。因此，如所概述的文献 23 ，对位强度发现S-CuMgAl2粒子的直径在710到540兆帕之间增减。由于在局部区域存在较大粒子的开裂和损坏，所以会强烈的影响富含铁和硅的大颗粒的制备阶段，而具有较低的断裂强度。正如上文所说，对各种包含铁的颗粒进行了观察。然而，这些难溶性颗粒大多是改良的FeAl3和Al7Cu2Fe阶段,其他作者认为在这个阶段所观察到的内容都是相同的1,17,20-22,24。为了测量7075 - T6态合金的FeAl3和含铁量的阶段，
