【摘 要】
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Al-Zn-Mg-Cu合金比强度高、质量轻,是重要的结构材料,广泛应用于军事装备、航天、国家航空等领域。随着航空航天等领域的快速发展,对合金的要求越来越高,使得Al-Zn-Mg-Cu合金除了要有高的强度,还要具备良好的耐腐蚀性能,因此合金成分与处理工艺得到不断调整。本文以Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,通过OM、XRD、SEM、TEM、室温拉伸等分析测试手段,探究Cu元素含量以及高温预析出工
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Al-Zn-Mg-Cu合金比强度高、质量轻,是重要的结构材料,广泛应用于军事装备、航天、国家航空等领域。随着航空航天等领域的快速发展,对合金的要求越来越高,使得Al-Zn-Mg-Cu合金除了要有高的强度,还要具备良好的耐腐蚀性能,因此合金成分与处理工艺得到不断调整。本文以Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,通过OM、XRD、SEM、TEM、室温拉伸等分析测试手段,探究Cu元素含量以及高温预析出工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和宏观性能的影响规律,旨在保证合金强度的同时提高合金的耐蚀性能。得出结论如下:（1）随着合金中Cu元素含量的增加,η’相的析出激活能逐渐降低,并且在T6时效后晶内析出相的体积分数增加,而析出相平均尺寸呈先减小后增大的变化规律;Cu含量的升高对Al-Zn-Mg-Cu合金的力学性能有较好的改进作用,但是过高的Cu含量会导致粗大的S相在晶内析出,使得合金力学性能下降。利用DSC数据与JMA方程对不同Cu含量铝合金的时效析出行为进行研究,得到铝合金析出相体积分数演变方程,其中Cu含量为1.4%的合金在120℃下的演变方程为:fp（t）=5.43%×（1-exp（-0.074t））（2）在高温预析出处理阶段,预析出温度越低,时效态合金晶内析出相的体积分数越高,平均尺寸越大,同时晶界析出相的尺寸与晶界无沉淀析出带的宽度也在变大。经过预析出处理后合金的耐腐蚀性能得到明显提高,预析出温度越低,合金的腐蚀电流密度越小,电导率越高,抗剥落腐蚀性能越好,这与析出相的分布和成分有关,降低了预析出温度使得时效态合金析出的第二相中Cu元素含量上升,而晶界处析出相又呈断续分布,都对合金的耐蚀性能有利,但预析出温度过低时,合金时效后晶内部分析出相已经出现粗化行为,降低了合金的力学性能。（3）合金经440℃×60min预析出处理后进行峰值时效,晶内析出相分布更加均匀弥散,析出相的尺寸范围更窄,同时晶界析出相呈断续分布,达到了在提高合金耐腐蚀性能的同时保证合金强度的目的,此时合金的综合性能最优。（4）利用晶粒尺寸、析出相的尺寸、类型与体积分数等参数从晶界强化、固溶强化以及析出相强化三个方面来综合分析高温预析出时间对铝合金屈服强度的影响规律。预析出时间不同,时效后析出相的尺寸不同,预析出时间较短时,析出相粒子尺寸小、硬度低;当预析出时间较长时,析出相粒子尺寸大、硬度高,难以变形。因析出相状态的不同建立了两类强化模型,分别为σy=σi+ΔσGB+Δσss+Δσcoh,η’+Δσmd,η’与σy=σi+ΔσGB+Δσss+Δσo。
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