鎳的添加增加了材料在所有試驗條件下的延性,同時提高了材料的強度，這是由于富鎳的金屬中間體的形成,這種金屬在預(yù)加熱過程中通過粒子刺激成核而精煉了微觀結(jié)構(gòu),隨后通過老化處理中的沉淀硬化而提高了強度。

在提高了發(fā)動機的效率,因為我們看到使用了小型的置換發(fā)動機和渦輪充電器,是通過轉(zhuǎn)向輕型合金和材料來減少車輛的整體質(zhì)量，電動車的發(fā)展和使用量也大幅上升,原因是從2030年起禁止銷售新的內(nèi)燃機車輛的條例,因為需要先進的輕型材料來抵消降低車輛效率和范圍的電池和汽車質(zhì)量。

7000系列合金是高強度可熱處理合金,由于其高強度和重比,可解決各種工業(yè)應(yīng)用中的質(zhì)量減少問題，在與高級成型工藝(如超塑性成形、快速塑性成形和熱型淬火相結(jié)合時,能夠加熱或熱成型,從而可產(chǎn)生復(fù)雜的幾何形狀,導(dǎo)致零件減少和連接工藝，材料的高強度可取代高密度材料,鋼或低強度鋁合金的下降,導(dǎo)致生產(chǎn)部件質(zhì)量下降。

各種7000系列合金在先進的成型操作中適用于生產(chǎn)復(fù)雜的汽車零件已經(jīng)得到廣泛的證明，研究了AA7050熱或暖成形的適宜性,并表明處理圖識別提供了420℃左右和0.18秒的最佳延性，證明中島為發(fā)展熱成形極限圖而進行的試驗AA7075與300℃相比,能在400℃時顯著提高延性,并能在更高的應(yīng)變速率下在更高的溫度下形成。

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AAA7020已在各種熱和暖成形應(yīng)用中得到研究,并已證明在150-250℃范圍內(nèi)與這些工藝相結(jié)合,可改進成形性，有關(guān)在高溫過程中使用7000系列合金的進一步詳情，AA7075提高成形性的替代方法表明,可以利用W型回火成形形成汽車b型柱,即材料經(jīng)過溶解后再形成冷。

添加鎳可改善鋁合金的成形性,而在7000系列合金中,其延伸度高達800%，鎳的加入可在合金內(nèi)產(chǎn)生粗金屬間顆粒,這些顆粒在通過粒子受刺激成核形成之前的溶解處理過程中可產(chǎn)生更細的晶粒結(jié)構(gòu),這是由于在冷軋制后,顆粒周圍的局部晶格方向失調(diào)程度很高。

超塑性材料具有典型的高應(yīng)變率敏感系數(shù)(M值),這一系數(shù)描述了材料在成型過程中抵抗頸縮的能力,典型金屬的M值為0.2，一般而言,材料的超塑性擴展率至少為200%在單軸拉伸試驗中,可達到400%。

AA7020的成形性,以確定該合金的最佳成形參數(shù),并評價該合金是否可以在較高應(yīng)變速率下形成,以減少成形時間,使其得到更廣泛的應(yīng)用，含有相同合金變體的鎳是由諾斯克水電公司提供的,以了解由此產(chǎn)生的金屬間質(zhì)是否能夠提高成形性和強度。

利用高溫拉伸試驗和高溫氣體凸出試驗建立了成形性,同時利用電子顯微鏡了解材料在過程的各個階段的微觀結(jié)構(gòu)演變,以通知工業(yè)形成周期。

AA7020合金的另一種是基于原AA7020的鎳合金被命名為V3c，在冷軋制條件下,這兩種合金均以2mm板材供應(yīng),沒有進一步的熱機械加工,在測試之前進行，這兩種合金的化學(xué)成分詳見表格。

所有測試的樣品都是用帶有3mm切割機的數(shù)據(jù)龍數(shù)控機床從板材上加工的,并優(yōu)化了參數(shù),以便在切割時達到良好的表面光潔度。

用膠體石墨作釋放劑,在夾緊環(huán)區(qū)制備250mm方格材料,經(jīng)試驗后潤滑,因為試樣在成型過程中未與模具接觸,不需要進一步潤滑，試驗使用了因特拉肯成形壓機和一個自由凸出工具進行,該工具使用的是在475℃和兩個壓力(35psi,45psi)下的一個中央氣入口。

氣體壓力和溫度是通過因特拉肯軟件控制的,所有測試都是在常壓下進行的,因為沒有反饋傳感器將無法控制測試的應(yīng)變速率,故障是通過形成過程中系統(tǒng)中的壓力下降檢測到的，在整個測試過程中,用集成激光測量穹頂高度。

符合ISO6892標準的張力用機器加工,然后在納伯瑟姆爐內(nèi)加熱處理,以在試驗期間復(fù)制熱循環(huán),但沒有任何機械變形，在這些熱處理之后,他們進行了成型后老化處理,以評估材料的強度遵循一個典型的工業(yè)成型周期。

微結(jié)構(gòu)分析使用了齊斯西格瑪費格塞姆和牛津儀器諾德利斯歐洲統(tǒng)計司與牛津阿茲特克軟件相機，在所有掃描中,孔徑為240毫米,加速電壓為20KEV,步長為0.5米，用標準制備技術(shù)改進的機械拋光方法制備了樣品,最后一步為1h振動拋光硅膠硅,以確保高質(zhì)量的表面光潔度。

在AA7020中,我們可以看到,成形溫度對材料的延伸沒有顯著影響,而在450℃和500℃時,對峰值應(yīng)力有明顯影響的是大約35兆帕，在所有三種溫度下,材料在所研究的所有應(yīng)變率范圍內(nèi),僅經(jīng)歷了大約0.1s的失效應(yīng)變差,材料的平均"M"值大約0.18。

低`M'值及有限的延性表明該材料在學(xué)術(shù)意義上不能達到延性的防曬系數(shù)水平,且與工業(yè)有關(guān)的程度較低,然而,達到接近峰值的較高應(yīng)變速率的能力表明,該材料可能適合于熱或暖的成形應(yīng)用。

含有變異型V3c的鎳在所有情況下都獲得了更大的破壞應(yīng)變,但應(yīng)力較高意味著一種更強的材料, 3A、B和C與AA7020V3c不同的是,它傾向于在較高的溫度下變形,在475度和500度時觀察到的峰值應(yīng)變超過1.0秒。

V3c中富含鎳的金屬中間體的存在是通過在預(yù)加熱過程中由于psn而增加的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué),以及在變形過程中可能通過動態(tài)再結(jié)晶來增加這一成形性的原因，最大`M'值0.26低于應(yīng)力指數(shù)n=2的區(qū)域,正如雪萊比所討論的,晶界滑動并不是兩種合金中的主動變形機制，在相對較高的應(yīng)變速率下,低'M'值和變形將表明,德金的生成主要受位錯蠕變的控制。

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兩種合金都顯示出中間應(yīng)變速率的密切相關(guān)性，從進一步的試驗中去除了中間應(yīng)變速率和450℃下的試驗,以研究預(yù)熱時間對延性的影響,從而確定工業(yè)成形過程中循環(huán)時間縮短的適宜性。典型的熱成型工藝利用五分鐘的預(yù)熱階段,這可能是整個成型周期的重要組成部分,也是限制更大程度地采用類似太陽能的成形的因素之一。

在500°C和1x10時,AA7020達到了176%的峰值線性延伸率，在475℃和1x10度下,經(jīng)過兩分鐘的預(yù)熱和V3c達到了194%的峰值延伸率會有兩分鐘的高溫，降低預(yù)熱后的延性增加表明材料內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,靜態(tài)再結(jié)晶沒有完全完成,并提示在變形過程中可能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。

以前V3c顯示出在500℃時形成的偏好,而在475℃時,通過縮短預(yù)熱時間,它被證明具有更大的韌性，預(yù)熱時間比形成溫度有更大的影響,再次與鎳金屬間的存在有關(guān),這是提高延性的責(zé)任比AA7020。

自由凸出試驗被用來驗證在更接近工業(yè)成型過程中發(fā)現(xiàn)的實驗中的拉伸結(jié)果，與拉伸結(jié)果一樣,V3c在兩個壓力下達到的穹頂高度比AA7020高,證實在所有被研究的成形條件下V3c材料具有比AA7020更大的延性。

V3c在較高的氣體壓力(較高的應(yīng)變速率)下再次顯示出提高延性,表明它適合工業(yè)成型,并表明富鎳金屬間質(zhì)的存在通過影響材料在預(yù)熱和成型過程中的微觀結(jié)構(gòu)演化而對延性產(chǎn)生積極影響。

V3c材料中的晶粒結(jié)構(gòu)明顯較AA7020更精細，在V3c中,也有更多的證據(jù)表明,由于鎳的金屬間質(zhì),這兩種合金的晶粒延伸和向變形方向的旋轉(zhuǎn),表明在變形機制上存在一些差異。鎳的加入和隨后形成的富鎳金屬中間體的主要影響是靜態(tài)再結(jié)晶過程中重結(jié)晶動力學(xué)的增加和隨之而來的更細晶粒結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了合金的延性增加。

這兩種合金都暴露于各種老化處理,以及典型的油漆烘烤循環(huán)，鎳添加量對材料強度的影響， 與延性一樣,在所有的老化處理中,V3c材料的性能優(yōu)于AA7020，這兩種合金的最高強度是在8小時90℃和18小時180℃的混合作用下實現(xiàn)的,然后是圖解的漆烘烤周期。

在AA7020和350MaV3c材料中觀察到最大屈服強度為320Ma，造成這種情況的原因是由于其他研究中觀察到的富鎳金屬元素的存在導(dǎo)致沉淀硬化加劇。

在AA7020中加入鎳在機械性能方面是非常有益的,顯示所有試驗參數(shù)的延性增加和在一系列熱處理中提高強度。實現(xiàn)這一目標的原因是 3 鎳顆粒和其他富鎳金屬中間體,在預(yù)加熱過程中通過psn和隨后在老化處理中通過沉淀硬化精煉微觀結(jié)構(gòu)。

還需要開展進一步的工作,以確定這些金屬間元素如何影響合金的連接,以及是否對應(yīng)力腐蝕裂紋等機制產(chǎn)生任何不利影響,這是一個需要更廣泛地吸收7000系列合金的問題。

我們得出了若干結(jié)論,第一個結(jié)論是,在AA7020中加入1.6wt%的鎳,無論應(yīng)變率或溫度如何,都能提高材料的成型性，在最佳條件下,AA7020的線性延伸率達到176%,V3c達到194%。

這兩種合金都沒有表現(xiàn)出被經(jīng)典稱為超塑性的延伸性,然而研究已經(jīng)證明了通過添加鎳來提高成形性的能力。這導(dǎo)致了工業(yè)相關(guān)的延伸水平,特別是在較高的應(yīng)變速率和較短的預(yù)熱時間,表明減少整體循環(huán)時間的能力。

與延性一樣,在所有測試過的加熱處理中,鎳的加入對材料的強度有積極的影響，基礎(chǔ)AA7020的峰值強度為320兆帕,V3c的峰值強度增至350兆帕。

由于鎳的添加而形成的富鎳金屬中間體是造成延性和強度增加的幾種機制，在加熱過程中,顆粒激發(fā)成核,形成更細的晶粒結(jié)構(gòu),從而提高延性,在老化處理過程中增加沉淀增強,提高了材料的強度。

AA7020合金的超塑性成形性能得到了顯著改善，隨著鎳含量的增加，合金的屈服強度略有增加，但延伸率顯著提高，鎳的加入可以增強合金的塑性變形能力，顯微組織觀察結(jié)果顯示，隨著鎳含量的增加，合金的晶粒細化現(xiàn)象更加明顯，晶界滑移與晶間滑移減少，這有利于成形過程中微觀組織的變形和織構(gòu)調(diào)控。

在超塑性成形條件下添加鎳對AA7020合金成形性能的積極影響，增加鎳含量，可以顯著提高合金的塑性變形能力和延伸率，同時促進晶粒細化和組織優(yōu)化，從而實現(xiàn)更好的成形性能。