热处理对超高强度铝合金钻杆用Al-Zn-Mg-Cu系合金力学性能和组织的影响

摘要

通过熔炼、挤压制备了三种石油钻杆用A1-Zn-Mg-Cu系合金(合金A: Al-6.9Zn-2.3Mg-1.7Cu-0.3Mn-0.17Cr、合金B:Al-8.0Zn-2.3Mg-2.6Cu-0.2Zr、合金C:Al-8.0Zn-2.3Mg-1.8 Cu-0.18Zr).借助扫描电镜、透射电镜、差热分析,研究了时效时间对合金组织和力学性能的影响.结果表明,三个合金经450℃/2h+470℃/1h固溶处理及120℃时效12h后,可获得较佳的强度与伸长率匹配,其中合金C的综合性能优于合金A和B,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达740MPa、707MPa和13％.120℃时效12h后,合金A的强化相为细小弥散分布的GPⅡ区和η'相;合金B的强化相为η'相;合金C的强化相有GPⅠ区,GPⅡ区和η '相,这是合金C具有较佳综合性能的原因.增加Zn含量有利于提高合金强度,增加Cu含量使合金强度略有下降,伸长率上升.增加Mn含量使合金基体内形成尺寸较大的第二相粒子,从而导致合金塑性的降低.