【摘 要】
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为应对现代化战场环境的需要,坦克等装甲车辆逐渐向轻量化方向发展,同时又要求装甲材料具有高抗弹性、高强度和高韧性,铝合金叠层复合材料在相同质量下相比于单一均质合金具有更优异的抗弹效果,因此被广泛应用于特种车辆的防护材料。课题中研究的7B52叠层铝合金是由两种高强7xxx系铝合金通过热轧复合而成,组织中存在大量不利于合金强度的平衡相和共晶组织,因此需要通过固溶处理使其溶解至基体中,为后续时效强化提供基
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为应对现代化战场环境的需要,坦克等装甲车辆逐渐向轻量化方向发展,同时又要求装甲材料具有高抗弹性、高强度和高韧性,铝合金叠层复合材料在相同质量下相比于单一均质合金具有更优异的抗弹效果,因此被广泛应用于特种车辆的防护材料。课题中研究的7B52叠层铝合金是由两种高强7xxx系铝合金通过热轧复合而成,组织中存在大量不利于合金强度的平衡相和共晶组织,因此需要通过固溶处理使其溶解至基体中,为后续时效强化提供基础。7xxx系铝合金属于时效强化型合金,但是随强度的升高,合金对应力腐蚀的敏感程度也逐渐升高,所以合理的时效工艺对于材料综合性能的提升至关重要。本文通过对比单级固溶、单级时效、双级时效和回归再时效工艺对材料力学性能和电导率的影响,通过金相观察（OM）、扫描电镜观察（SEM）和能谱分析（EDS）等手段研究了7B52叠层铝合金及其组元层合金在不同固溶和时效处理制度下性能的变化,结合不同的组织形貌探讨其强化机理,优化热处理的工艺方案,提高强度和延伸率的同时使材料具有更好的抗应力腐蚀性能。研究结果表明:在固溶处理过程中,7B52叠层铝合金的力学性能随固溶温度的升高和保温时间的延长呈先升高后降低的变化趋势,延伸率和电导率逐渐降低。最优的固溶处理工艺为:（470±5℃）×90min后水淬,组织中基体充分固溶,且晶粒尺寸无明显增大。固溶处理后,组织中存在的粗大难溶相为Fe/Mn难溶相,可能导致材料塑性降低,应控制Fe、Mn的含量。7B52叠层铝合金峰值时效处理工艺为120℃×24h,此工艺制度下,7B52叠层铝合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为:557.4MPa、600MPa、11.1%,组元层合金中析出相呈细小弥散分布且体积分数较高,对合金力学性能强化效果较好,7A52层铝合金和7A62层铝合金电导率较低分别为:32.76%IACS和30.13%IACS,,材料的抗应力腐蚀性能较差。7B52叠层铝合金最优双级时效处理工艺为:105℃×4h+160℃×7h,在此工艺制度下,其抗拉强度和延伸率分别为:576.1MPa和8.3%;7A52层合金与7A62层合金的硬度别为:141.2HV和196.2HV,电导率分别为34.13%IACS和32.62%IACS;组元层合金组织中晶界沉淀相尺寸较大且呈断续分布,板材的抗应力腐蚀能力得到改善,但力学性能相比峰值时效有下降明显。7B52叠层铝合金综合性能较好的回归再时效制度为:峰值时效+180℃×10min回归处理+峰值时效,经过此工艺制度的回归再时效处理后,7B52叠层铝合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为:561.7MPa、592.8MPa和12.2%,7A52层合金和7A62层合金电导率分别为:33.43%IACS、31.40IACS。此工艺制度下,7A52层合金与7A62层合金组织中晶内析出相形貌主要为弥散且细小G.P.区和‘相,对合金的强化效果明显;晶界沉淀相为尺寸较大且不连续分布的η相,有利于降低合金对应力腐蚀的敏感性。7A52层合金和7A62层铝合金经三种时效工艺处理后,断口形貌分别为韧窝型穿晶断裂和混合断裂。RRA工艺处理后,断口处的韧窝直径和深度较大,故延伸率较好。对底部粗大的第二相颗粒进行EDS分析后发现,这些粗大相为Fe/Mn相,容易造成变形过程中的应力集中,所以应控制Fe、Mn的添加量在合理的范围内。
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