随着时效强化型Al-Mg-Zn合金的开发,Al-Mg系列合金的强度得到了极大的提升。作为新开发的合金体系,其强化机制和腐蚀机制尚不明确,因此在合金性能的进一步开发上仍然存在很大的障碍。本课题以Al-Mg-3.0Zn(wt%)铝合金为基础,通过改变合金中Mg元素的含量(3.5-5.6wt%)研究了 Mg含量变化对合金微观组织、力学性能及腐蚀性能的影响,并以此为基础对该时效强化型铝合金的强化机制与腐蚀机制分别展开了研究。同时,优化设计了该系列合金的制备工艺,使合金获得了更优的综合性能。课题分别对不同Mg含量下合金的晶界强化机制、固溶强化机制以及析出强化机制进行了对比研究。研究结果表明,该系列合金的屈服强度主要是由析出强化所贡献的。由于晶内析出相的形貌、尺寸、数量和分布等特性几乎不随Mg含量的变化而改变,因此随着Mg含量的变化,析出强化的强化效果也没有发生明显的变化。不同合金之间强度的变化主要取决于Mg原子固溶强化效应的改变:随着Mg含量的降低,Mg溶质原子在合金基体中的固溶度也降低,导致固溶强化效果被减弱。由于合金的晶粒尺寸随着Mg含量的降低而增大,合金晶界强化效果也随之降低,但是它对强度的影响并不明显,且晶界强化对整个合金强度的贡献都较小。对合金晶间腐蚀性能与机制的研究表明,Mg含量降低能提高合金微观组织中小角度晶界的比例,降低晶界析出相的连续性,从而提高了合金的抗晶间腐蚀性能。合金的应力腐蚀开裂是由阳极溶解机制和氢脆机制共同作用的,随着合金中Mg元素含量的降低,其微观组织中晶界析出相的连续性变弱,两种机制的作用都降低,从而提高了合金抗应力腐蚀开裂的能力。该系列合金的剥落腐蚀极易沿着其微观组织中的亚晶条带组织发生与扩展,使其在亚晶条带处发生快速的选择性腐蚀,降低其抗剥落腐蚀性能。这是因为亚晶条带与正常晶粒区域之间存在明显的内应力差,使条带边界处于受力状态。在腐蚀发生或扩展至条带边界周围时,其所受的内应力得到释放,这会引导并促进腐蚀沿着条带边界扩展。在这个过程当中,合金微观组织中的内应力作用与晶界析出相的阳极溶解作用相互影响、相互促进,加速了合金的剥落腐蚀进程。根据上述时效强化型Al-Mg-Zn合金的强化机制与腐蚀机制,对该合金进行了“固溶→预时效→变形→终时效”的最终形变热处理(Final Thermo-mechanical Treatment,FTMT)的优化工艺,使其组织中引入了大量的位错结构。位错强化机制的引入使合金的强度得到了极大的提升;而由位错引起的晶界析出相连续性的减弱则改善了合金的抗腐蚀性能,使合金的强度和抗腐蚀性能都得到了明显的提升。随着FTMT工艺的引入,合金达到峰时效时间也由25h缩减至7h,缩短了整个板材的加工制备流程。将终时效温度从140℃降低至120℃虽然会延长终时效处理的保温时间,但却能优化析出相的尺寸分布,使合金的强度提高,且延伸率不会降低。此外,最终形变热处理工艺对时效强化型Al-Mg-Zn合金强度的增量并不随合金中Mg元素含量的变化而发生改变;它对抗晶间腐蚀性能的提高则与传统工艺下合金的抗晶间腐蚀性能有关:合金的抗晶间腐蚀性能越差,对其进行FTMT工艺处理后其抗腐蚀性能的提高则越明显。