時(shí)效溫度對(duì)7050鋁合金屈服強(qiáng)度的影響與本構(gòu)模型研究

周慶珩，肖雪蓮，黃遐,2，李勇，李東升，周文彬*

時(shí)效溫度對(duì)7050鋁合金屈服強(qiáng)度的影響與本構(gòu)模型研究

周慶珩1，肖雪蓮1，黃遐1,2，李勇1，李東升1，周文彬1*

（1.北京航空航天大學(xué)，北京 100191；2.中國(guó)航空制造技術(shù)研究院，北京 100024）

預(yù)測(cè)不同時(shí)效條件下7050鋁合金力學(xué)性能的演化規(guī)律，為多級(jí)快速時(shí)效熱處理工藝提供理論基礎(chǔ)。分別在120、160、180 ℃溫度下對(duì)7050鋁合金進(jìn)行0～8 h時(shí)效熱處理，并進(jìn)行室溫單拉試驗(yàn)，獲得相應(yīng)時(shí)效條件組合的應(yīng)力-應(yīng)變曲線及屈服強(qiáng)度演化曲線，建立統(tǒng)一時(shí)效本構(gòu)模型，模擬微觀組織（沉淀半徑、溶質(zhì)濃度）的演化規(guī)律，根據(jù)微觀組織的演化規(guī)律，模擬由析出強(qiáng)度與固溶強(qiáng)度組成的屈服強(qiáng)度的演化規(guī)律。在不同時(shí)效溫度下，模擬的屈服強(qiáng)度演化規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果基本保持一致，模擬的微觀組織演化規(guī)律與理論分析結(jié)果基本保持一致。在160 ℃時(shí)效熱處理8 h和180 ℃時(shí)效熱處理2 h條件下得到了試驗(yàn)峰值屈服強(qiáng)度，分別為578.6 MPa和555.8 MPa，在模擬結(jié)果中也得到了相應(yīng)的演化結(jié)果。在120 ℃下，屈服強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果均呈上升趨勢(shì)。所建立的統(tǒng)一本構(gòu)模型考慮了時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間的影響，成功預(yù)測(cè)了不同時(shí)效溫度條件下析出相半徑、溶質(zhì)濃度等微觀變量的演化規(guī)律，這些變量都有助于預(yù)測(cè)合金析出強(qiáng)度與固溶強(qiáng)度的演化規(guī)律，進(jìn)而成功預(yù)測(cè)了由這2個(gè)強(qiáng)度分量組成的屈服強(qiáng)度的演化規(guī)律。

時(shí)效熱處理；本構(gòu)模型；時(shí)效溫度；鋁合金；強(qiáng)度預(yù)測(cè)

7050鋁合金具有高強(qiáng)度、低密度等優(yōu)異力學(xué)性能，是機(jī)械結(jié)構(gòu)部件中常用的一種材料[1-2]。鋁合金經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的熱處理（固溶熱處理、淬火和時(shí)效）后可以獲得機(jī)械構(gòu)件需要的優(yōu)異屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性能[3-4]。為了滿足現(xiàn)代工業(yè)低成本、高生產(chǎn)效率的發(fā)展需求[5]，需要優(yōu)化鋁合金的熱處理工藝以縮短所需時(shí)長(zhǎng)。因此，需要深入研究鋁合金熱處理工藝溫度對(duì)其屈服性能的影響。

為了提高鋁合金的力學(xué)強(qiáng)度、抗腐蝕性能和抗疲勞性能，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者基于時(shí)效工藝對(duì)7050鋁合金的熱處理過(guò)程進(jìn)行了廣泛的探索，包括單級(jí)時(shí)效熱處理、雙級(jí)時(shí)效熱處理、回歸再時(shí)效處理（Retrogressive and Re-Ageing，RRA[6]）等。一些傳統(tǒng)單步時(shí)效工藝常在120 ℃或170 ℃左右進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效以獲得合金的最佳力學(xué)性能[7]。Song等[8]對(duì)7050鋁合金在121 ℃下進(jìn)行了150 h的時(shí)效試驗(yàn)，在時(shí)效24 h條件下得到了合金的最大硬度。Lei等[9]對(duì)7050鋁合金在165 ℃下進(jìn)行了18 h的蠕變?cè)囼?yàn)，將合金的屈服強(qiáng)度提高至514 MPa。這些傳統(tǒng)的單步時(shí)效工藝不僅效率低，而且合金屈服強(qiáng)度的提高效果并不顯著，因而一些學(xué)者對(duì)熱處理工藝進(jìn)行了改良。Yang等[10]進(jìn)行了雙步時(shí)效試驗(yàn)，先在121 ℃下時(shí)效8 h，然后在165 ℃下時(shí)效1 h，7050鋁合金屈服強(qiáng)度提高至573 MPa。Oliveira等[11]通過(guò)RRA工藝，先在120 ℃條件下時(shí)效24 h，然后在200 ℃下回歸時(shí)效處理40 min，最后在120 ℃條件下時(shí)效24 h，使材料的屈服強(qiáng)度提高至600 MPa。?zer等[12]將上述RRA工藝中回歸時(shí)效處理的溫度設(shè)置為180～220 ℃，結(jié)果表明，在200 ℃條件下回歸時(shí)效處理30 min后，材料力學(xué)性能的提升效果最佳，硬度提升了5%左右，同時(shí)，由于RRA的作用，晶界處的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被分解，析出相更為粗大，從而阻礙了腐蝕進(jìn)程，提高了合金的耐蝕性。Gai等[13]對(duì)7050鋁合金進(jìn)行了三步時(shí)效處理，他們先進(jìn)行了121 ℃、6 h時(shí)效處理，然后進(jìn)行了177 ℃、10 h時(shí)效處理，最后分組進(jìn)行了160 ℃、5～30 h的時(shí)效處理，結(jié)果表明，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度由525 MPa小幅度提升至535 MPa，在25 h時(shí)開始下降到485 MPa，并在30 h時(shí)再次提升至545 MPa。

當(dāng)前，雖然針對(duì)7050鋁合金熱處理工藝的研究較多，但大多局限于試驗(yàn)研究，缺乏基于溫度的統(tǒng)一時(shí)效本構(gòu)模型；且在現(xiàn)有的研究中，大多基于傳統(tǒng)單級(jí)時(shí)效或?qū)ζ溥M(jìn)行工藝改良，缺乏多種溫度條件下的時(shí)效試驗(yàn)研究。因此，本文通過(guò)7050鋁合金的時(shí)效試驗(yàn)，研究了不同時(shí)效條件對(duì)其力學(xué)性能的影響，建立了統(tǒng)一時(shí)效本構(gòu)模型，研究了不同時(shí)效條件下7050鋁合金力學(xué)性能的演化規(guī)律，以期為多級(jí)快速時(shí)效熱處理工藝提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)

鋁合金試驗(yàn)件采用圓柱形拉伸試樣，材料為7050鋁合金，拉伸試樣沿鋁板軋制方向制造，根據(jù)GB/T 228.2—2015，試樣標(biāo)距為25 mm，拉伸截面直徑為5 mm，如圖1所示。依次對(duì)試樣進(jìn)行固溶熱處理、淬火和時(shí)效熱處理，具體工藝流程如下：1）固溶熱處理，將試樣在（475±5）℃的環(huán)境箱中保溫1 h，之后立即放入水中淬火，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在3 s以內(nèi)；2）時(shí)效熱處理，溫度分別為120、160、180 ℃，在此3個(gè)溫度下分別保溫0.5、1、2、4、6、8 h，試驗(yàn)流程如圖2所示。在時(shí)效熱處理后，將7050鋁合金空氣冷卻至室溫。采用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)時(shí)效后的試樣進(jìn)行室溫拉伸性能測(cè)試，應(yīng)變采用引伸計(jì)測(cè)量，根據(jù)GB/T 228，拉伸速率為0.025 mm/s。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理過(guò)程對(duì)7050鋁合金室溫拉伸曲線的影響

3個(gè)溫度條件下不同時(shí)效時(shí)間對(duì)7050鋁合金工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響如圖3所示?？梢?，在每種溫度條件下，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，合金的延伸率均有相同的下降趨勢(shì)。但合金的強(qiáng)度變化趨勢(shì)并不相同，時(shí)效溫度越高，合金越快達(dá)到該溫度條件下的峰值強(qiáng)度，如在180 ℃條件下，屈服強(qiáng)度在時(shí)效1 h時(shí)已經(jīng)達(dá)到551.4 MPa，而在160 ℃和120 ℃條件下，時(shí)效1 h時(shí)的屈服強(qiáng)度分別為503 MPa和461.6 MPa。

圖1 拉伸試驗(yàn)試樣尺寸示意圖

圖2 試驗(yàn)流程

在同一時(shí)效時(shí)間條件下，合金的延伸率隨時(shí)效溫度的提高呈下降趨勢(shì)，如在時(shí)效1 h條件下，合金的延伸率從120 ℃下的15.3%下降至180 ℃下的11.6%；在時(shí)效8 h條件下，合金的延伸率從120 ℃下的13.9%下降至180 ℃下的10.7%。此外，時(shí)效溫度越高，合金在進(jìn)入塑性強(qiáng)化階段的強(qiáng)化速率下降越明顯，即工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線在強(qiáng)化階段初始時(shí)的斜率越小。同時(shí)，時(shí)效溫度越高，合金在達(dá)到峰值強(qiáng)度后開始頸縮直至斷裂的持續(xù)時(shí)間越短。

2.2 熱處理過(guò)程對(duì)7050鋁合金屈服強(qiáng)度的影響

屈服強(qiáng)度的演化曲線如圖4所示?？梢姡S著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，時(shí)效溫度越高，時(shí)效進(jìn)程越快。在120 ℃時(shí)效溫度下時(shí)效8 h內(nèi)，強(qiáng)度還沒(méi)有達(dá)到峰值，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，從固溶后的190.3 MPa逐漸增到562.0 MPa（時(shí)效8 h）；在160 ℃時(shí)效溫度下，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度逐漸提高，之后于8 h時(shí)達(dá)到578.6 MPa，接近試驗(yàn)峰值時(shí)效狀態(tài)。而在180 ℃時(shí)效條件下，屈服強(qiáng)度在時(shí)效2 h左右達(dá)到試驗(yàn)峰值555.8 MPa，之后在時(shí)效8 h后降低到504.6 MPa，處于過(guò)時(shí)效狀態(tài)。

圖3 時(shí)效時(shí)間對(duì)工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響

圖4 屈服強(qiáng)度的演化曲線

3 統(tǒng)一時(shí)效本構(gòu)模型

本文建立的模型旨在模擬多種溫度和時(shí)間組合時(shí)效條件下7050鋁合金力學(xué)性能的演化規(guī)律。首先模擬微觀組織（沉淀半徑、溶質(zhì)濃度）的演化規(guī)律，并根據(jù)微觀組織的演化規(guī)律，模擬由析出強(qiáng)度A與固溶強(qiáng)度ss組成的屈服強(qiáng)度y的演化規(guī)律。

3.1 析出相粗化現(xiàn)象

對(duì)于鋁合金，其主要的析出相呈圓盤狀[14]。因此，利用立方粗化定律[15]推導(dǎo)出本文時(shí)效過(guò)程中析出相半徑n的演化規(guī)律，如式（1）所示。

因?yàn)閏與動(dòng)力學(xué)因子1都是常數(shù)，所以在不同時(shí)效溫度下，析出相半徑的增長(zhǎng)與溫度密切相關(guān)，進(jìn)一步整合與溫度相關(guān)的常數(shù)，引入r，如式（4）所示。

將式（4）代入式（3），得到析出相半徑的生長(zhǎng)速率演化方程如式（5）所示。

經(jīng)固溶熱處理+淬火后，材料處于過(guò)飽和固溶體狀態(tài)，此時(shí)還未析出沉淀相，即n為0，在時(shí)效初期，由式（5）計(jì)算得到的析出相半徑生長(zhǎng)速率近似于無(wú)窮大。為了消除該影響，將析出相半徑的生長(zhǎng)速率演化方程式（5）改進(jìn)為式（6），其中的計(jì)算如式（7）所示。

式中：1為控制析出相生長(zhǎng)速度的常數(shù)；為與溫度相關(guān)的歸一化析出相半徑峰值常數(shù)；0為材料常數(shù)；2為能量常數(shù)。

3.2 溶質(zhì)濃度的演化

基質(zhì)中平衡溶質(zhì)濃度也與溫度密切相關(guān)[17-18]。溶質(zhì)濃度在固溶熱處理+淬火后達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，在隨后的時(shí)效過(guò)程中，由于溶質(zhì)析出，溶質(zhì)濃度會(huì)降低到時(shí)效溫度的平衡值。為了簡(jiǎn)化模型，將溶質(zhì)濃度歸一化，如式（8）所示。

式中：s為初始濃度。將時(shí)效溫度下的平衡溶質(zhì)濃度歸一化，如式（9）所示。

式中：2為材料常數(shù)。

3.3 時(shí)效硬化現(xiàn)象

在7050鋁合金時(shí)效過(guò)程中，材料的屈服強(qiáng)度y主要由析出強(qiáng)度ppt和固溶強(qiáng)度ss組成，如式（12）所示，其中固溶強(qiáng)度包括過(guò)飽和固溶體強(qiáng)度與晶粒強(qiáng)度。

在時(shí)效初期，析出相半徑還未開始增長(zhǎng)，合金處于過(guò)飽和固溶體狀態(tài)[20]，材料的固溶強(qiáng)度處于峰值，此時(shí)的屈服強(qiáng)度主要由固溶強(qiáng)度提供。固溶強(qiáng)度的變化主要受溶質(zhì)濃度的影響，隨著時(shí)效過(guò)程中溶質(zhì)的不斷析出，當(dāng)溶質(zhì)濃度下降到時(shí)效溫度下的平衡值時(shí)，固溶強(qiáng)度也達(dá)到平衡。因此，固溶強(qiáng)度的速率可建模為式（13）[21]。

式中：2為與初始和平衡溶質(zhì)濃度有關(guān)的物質(zhì)常數(shù)；2為量化溶質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀物過(guò)程的常數(shù)。

在時(shí)效過(guò)程中，析出相半徑是不斷增大的[22]，并于時(shí)效初期迅速增長(zhǎng)，這也使屈服強(qiáng)度并沒(méi)有因時(shí)效初期固溶強(qiáng)度的迅速降低而抵消。隨著析出相尺寸的不斷增大，合金的總強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大。當(dāng)析出相的半徑和間距達(dá)到最優(yōu)匹配時(shí)[23]，析出相半徑達(dá)到峰值c，從而得到了峰值屈服強(qiáng)度。因此，析出強(qiáng)度的速率可建模為式（14）[21]。

式中：3為描述析出相間相互作用的常數(shù)；3和4為材料常數(shù)。

3.4 材料常數(shù)的確定

本文提出的7050時(shí)效條件下的統(tǒng)一本構(gòu)方程如式（15）所示。

首先，在固溶熱處理后，材料的析出相半徑近似等于0，因此析出強(qiáng)度的初始值也為0，此時(shí)材料的屈服強(qiáng)度全部由固溶強(qiáng)度提供。根據(jù)固溶熱處理后的材料室溫單拉試驗(yàn)結(jié)果，確定了固溶強(qiáng)度的初始值，此時(shí)歸一化溶質(zhì)濃度為1。其次，利用不同時(shí)效條件下材料常溫拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)理論曲線采用擬合的方法確定此模型的材料常數(shù)。結(jié)合文獻(xiàn)[24-25]中鋁合金時(shí)效及蠕變過(guò)程中平均析出相的尺寸和溶質(zhì)濃度，確定式（4）、（6）、（7）、（10）和（11）中的材料常數(shù)。最后，將計(jì)算得到的屈服強(qiáng)度演化曲線和試驗(yàn)得到的屈服強(qiáng)度演化曲線進(jìn)行比較，得到式（13）和（14）中的常數(shù)。7050鋁合金時(shí)效條件下模型的材料常數(shù)如表1所示。

3.5 模型預(yù)測(cè)的結(jié)果與分析

不同時(shí)效溫度條件下，模擬（實(shí)線）和試驗(yàn)（符號(hào)）的屈服強(qiáng)度演化結(jié)果如圖5所示?？芍?，所建立的模型對(duì)不同時(shí)效溫度條件下的屈服強(qiáng)度演化規(guī)律具有一定的預(yù)測(cè)能力，在不同時(shí)效溫度條件下，模擬的屈服強(qiáng)度演化規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果基本保持一致，在160 ℃、6.5 h和180 ℃、2.5 h條件下分別模擬得到了各自溫度下的峰值屈服強(qiáng)度，依次為565 MPa和572 MPa。同時(shí)也模擬出高溫推進(jìn)時(shí)效進(jìn)程的趨勢(shì)。

圖5 時(shí)效過(guò)程中屈服強(qiáng)度預(yù)測(cè)曲線

固溶強(qiáng)度和析出強(qiáng)度的預(yù)測(cè)曲線如圖6所示。由圖6a可知，在時(shí)效初期，固溶強(qiáng)度由186.29 MPa迅速降低，當(dāng)降低至相應(yīng)時(shí)效溫度的平衡區(qū)間時(shí)逐漸趨于穩(wěn)定，如在120 ℃條件下穩(wěn)定在43.5 MPa左右，在160 ℃條件下穩(wěn)定在69.2 MPa左右，在180 ℃條件下穩(wěn)定在82.9 MPa左右。由圖6b可知，在不同溫度條件下，析出強(qiáng)度的演化趨勢(shì)并不一致，時(shí)效溫度越高，析出強(qiáng)度越快達(dá)到該溫度下的峰值。屈服強(qiáng)度的綜合演化是固溶強(qiáng)度和析出強(qiáng)度共同作用的結(jié)果，這在模擬結(jié)果中也得到了充分的體現(xiàn)。

圖6 時(shí)效過(guò)程中各種強(qiáng)度分量的預(yù)測(cè)曲線

表1 7050鋁合金時(shí)效本構(gòu)模型的材料常數(shù)

Tab.1 Summary of material constants of 7050 ageing constitutive model

歸一化溶質(zhì)濃度和歸一化析出相半徑的預(yù)測(cè)曲線如圖7所示。由圖7a可知，歸一化溶質(zhì)濃度的變化趨勢(shì)和固溶強(qiáng)度的變化趨勢(shì)具有高度的一致性，歸一化溶質(zhì)濃度直接導(dǎo)致了固溶濃度的變化。由圖7b可知，時(shí)效溫度越高，析出相半徑增長(zhǎng)越快，這也使析出強(qiáng)度越快達(dá)到峰值。當(dāng)析出相半徑達(dá)到峰值后繼續(xù)增長(zhǎng)，合金處于過(guò)時(shí)效狀態(tài)，這也使析出強(qiáng)度出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致屈服強(qiáng)度下降。

圖7 時(shí)效過(guò)程中主要微觀結(jié)構(gòu)變量的預(yù)測(cè)曲線

綜上所述，本文建立的7050鋁合金時(shí)效條件模型成功預(yù)測(cè)了在多種時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間組合條件下合金屈服強(qiáng)度的演化規(guī)律，且與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，模擬強(qiáng)度與試驗(yàn)強(qiáng)度的平均誤差為3.5%。此外，該模型可以模擬相關(guān)微觀結(jié)構(gòu)變量的演化規(guī)律，模擬結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。該模型給出了析出相半徑、溶質(zhì)濃度等微觀變量與時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間的關(guān)系，這些微觀變量將影響屈服強(qiáng)度，通過(guò)將溫度變化數(shù)據(jù)輸入該模型，即可預(yù)測(cè)不同溫度和時(shí)間組合條件下微觀變量的演化規(guī)律，進(jìn)而得到屈服強(qiáng)度的演化規(guī)律，從而確定最佳時(shí)效條件組合，為多級(jí)快速時(shí)效提供理論基礎(chǔ)，從而進(jìn)一步提高7050鋁合金的熱處理效率。

4 結(jié)論

1）在不同溫度條件下，對(duì)7050鋁合金進(jìn)行了時(shí)效0～8 h處理，通過(guò)室溫單拉試驗(yàn)，得到了不同溫度條件下合金屈服強(qiáng)度的演化規(guī)律：在120 ℃時(shí)效溫度下，屈服強(qiáng)度隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)；在160 ℃時(shí)效溫度下，屈服強(qiáng)度在時(shí)效時(shí)間為8 h時(shí)穩(wěn)定在578.6 MPa；在180 ℃時(shí)效溫度下，屈服強(qiáng)度在時(shí)效時(shí)間為2 h時(shí)達(dá)到試驗(yàn)峰值555.8 MPa后開始下降。

2）根據(jù)7050鋁合金在不同時(shí)效條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了一套統(tǒng)一的時(shí)效本構(gòu)方程。這套本構(gòu)模型可以預(yù)測(cè)7050鋁合金在本文所涉及的時(shí)效條件下析出相半徑、溶質(zhì)濃度等微觀變量的演化規(guī)律，有助于預(yù)測(cè)合金析出強(qiáng)度與固溶強(qiáng)度的演化規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè)由這2個(gè)強(qiáng)度分量組成的屈服強(qiáng)度的演化規(guī)律。模擬預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果保持一致，在條件為160 ℃、6.5 h和180 ℃、2.5 h時(shí)，模擬得到了峰值屈服強(qiáng)度，分別為565 MPa和572 MPa；在120 ℃條件下，模擬得到的屈服強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。

3）這套本構(gòu)模型給出了一系列宏觀及微觀變量與時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間的關(guān)系，因而可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)多種時(shí)效溫度與時(shí)效時(shí)間組合條件下的屈服強(qiáng)度，進(jìn)而確定最佳時(shí)效條件組合，為多級(jí)快速時(shí)效熱處理工藝提供了理論基礎(chǔ)。

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Effect of Ageing Temperature on Yield Strength of Aluminium Alloy 7050 and Constitutive Modeling Investigation

ZHOU Qingheng1, XIAO Xuelian1, HUANG Xia1,2, LI Yong1, LI Dongsheng1, ZHOU Wenbin1*

(1. Beihang University, Beijing 100191, China; 2. AVIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 100024, China)

The work aims to predict the evolution of mechanical properties of aluminium alloy 7050 under different ageing conditions so as to provide a theoretical basis for the multi-steps rapid ageing heat treatment process. In this study, after ageing at 120 ℃, 160 ℃ and 180 ℃ for 0-8 h, the uniaxial tensile tests of AA7050 at room temperature was carried out to obtain the stress-strain curve and yield strength evolution curve of the samples after the corresponding ageing conditions. A unified ageing constitutive model was established to simulate the evolution of microstructure (precipitation radius, solute concentration). According to the evolution of microstructure, the evolution of yield strength composed of precipitation strength and solution strength was simulated.At different ageing temperature, the simulated yield strength evolution was basically consistent with the experimental results, and the simulated microstructure evolution was basically consistent with the theoretical analysis. The peak yield strength, which resulted from experiments, was obtained at after ageing at 160 ℃ for 8 h and ageing at 180 ℃ for 2 h, 578.6 MPa and 555.8 MPa respectively. The corresponding evolutionary trend was also obtained in the simulation results. At 120 ℃, both the experimental results and the simulated results of yield strength showed an increasing trend. The established unified constitutive model takes into account the effects of ageing temperature and ageing time, and successfully predicts the evolution of micro-variables such as precipitation radius and solute concentration at different ageing temperature. These variables are helpful to predict the evolution of precipitation strength and solid solution strength of AA7050, and then successfully predict the evolution of yield strength composed of these two strength components.

ageing heat treatment; constitutive model; ageing temperature; aluminium alloy; prediction of strength

10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.010

TG166.3

A

1674-6457(2024)03-0108-07

2024-01-14

2024-01-14

國(guó)家自然科學(xué)基金（52305332）

The National Natural Science Foundation of China (52305332)

周慶珩, 肖雪蓮, 黃遐, 等. 時(shí)效溫度對(duì)7050鋁合金屈服強(qiáng)度的影響與本構(gòu)模型研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3): 108-114.

ZHOU Qingheng, XIAO Xuelian, HUANG Xia, et al. Effect of Ageing Temperature on Yield Strength of Aluminium Alloy 7050 and Constitutive Modeling Investigation[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3): 108-114.

（Corresponding author）