【摘 要】
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Al-Zn-Mg-Cu合金具有高比强度,广泛应用于航空航天、船舶以及汽车等领域。在零部件的使用过程中,常因硬度和强度较低、摩擦系数大、磨损率高而表现出较差的耐磨性,很大程度上限制了Al-Zn-Mg-Cu合金的应用范围。因此,提高Al-Zn-Mg-Cu合金的硬度和强度,对改善其耐磨性具有重要意义。采用大塑性变形（SPD）工艺开发具有超细晶粒（UFG）显微组织结构的合金是提高力学性能的有效方法。采用多
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Al-Zn-Mg-Cu合金具有高比强度,广泛应用于航空航天、船舶以及汽车等领域。在零部件的使用过程中,常因硬度和强度较低、摩擦系数大、磨损率高而表现出较差的耐磨性,很大程度上限制了Al-Zn-Mg-Cu合金的应用范围。因此,提高Al-Zn-Mg-Cu合金的硬度和强度,对改善其耐磨性具有重要意义。采用大塑性变形（SPD）工艺开发具有超细晶粒（UFG）显微组织结构的合金是提高力学性能的有效方法。采用多向锻造（MAF）制备UFG是SPD工艺中最有效、最简单的方法之一。本文以Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,通过MAF和时效工艺制备UFG材料。采用X射线衍射仪、拉伸、光学显微镜以及透射电子显微镜等表征手段,研究MAF态和MAF+时效态试样的显微组织和力学性能。借助扫描电子显微镜、表面轮廓仪和能谱仪,对比分析各状态试样在高速往复摩擦磨损实验和二体磨粒磨损实验中的磨损表面行为,探究MAF和时效处理Al-Zn-Mg-Cu合金后,显微组织和力学性能对材料摩擦磨损性能的影响。其主要研究结果如下:（1）经MAF处理后,Al-Zn-Mg-Cu合金强度和硬度得到大幅提高,但延展性明显下降,主要强化机制为位错强化和细晶强化。（2）锻后经时效处理,强度和硬度进一步提升,延伸率得到恢复,主要强化机制为细晶强化和弥散强化。（3）在高速往复摩擦磨损实验中,各载荷下,MAF+时效态试样均表现出低摩擦系数、高磨损表面硬度和低磨损率。其主要磨损机制为磨粒磨损和轻微的氧化磨损。（4）在二体磨粒磨损实验中,各载荷下,MAF+时效态试样均表现出低的磨损表面粗糙度和磨损率,其主要磨损机制为磨粒磨损。（5）MAF和时效处理Al-Zn-Mg-Cu合金后,时效析出的纳米η′相与位错的交互作用,使得材料具备高强度和硬度、优异的塑韧性、低的晶界应力敏感性以及良好的加工硬化能力。因此,MAF+时效态试样在高速往复摩擦磨损实验和二体摩擦磨损实验中均表现出低磨损率和高耐磨性。
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