合金化及回归热处理对7075铝合金组织及性能的影响

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1、目录4．3．1提高Zn／Mg对7075合金组织及性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一444．3．2RRA处理对10．8％Zn含量的7075铝合金组织及性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯505结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．53个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．58致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．59VII绪论1绪论1．1前言铝在地球上的储量极丰

2、富，是地壳中分布最多的金属，含量约为7．35％，仅次于氧和硅而位居第三。铝作为一种金属材料，其比强度高，密度小，只有2．79／cm3，约为钢、铜或黄铜密度的1／3。铝及其合金的优良特点是其外观好、可加工性高、物理和力学性能好，以及在大多数环境条件下，包括在空气、水、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗蚀性能。从19世纪末开始，铝成为在工程应用中具有独特竞争力的金属，随着机械制造、航空、建筑、汽车等重要工业的发展，要求材料具有铝及其合金的特殊性质，因此，铝及其合金得到了很大的发展和应用。然而纯铝的强度和硬度相对不是很高，很难达到工程材料所需的要求，实验发现，在纯铝中

3、添加某些元素如Cu、Zn、Mg等制备得到的铝合金，强韧性能及耐蚀性能都得到较大提高，例如7xxx系等超高强铝合金，通过时效强化等热处理方法，进一步提高了合金的强度及耐蚀性能。到目前为止，铝合金的发展已经成为工业和生活不可缺少的一部分，良好的强韧性能及耐蚀性能使得铝合金成为目前除钢铁之外使用最广泛的基础结构材料之一。上世纪末开始，我国提出了“提高铝材质量的基础研究”等国家重点研究发展项目，进一步支持了我国铝合金的研究发展，因此，更好的提高铝合金的强韧性能及耐腐蚀性能成为了研究的重点，铝及铝合金的应用也将越加广泛。1．2超高强7xxx铝合金的发展状况高强铝合金的优点是强度高

4、、密度低、热加工性能好等，可作为航天领域的主要结构材料。随着航空航天工业的飞速发展，如何提高高强铝合金的强度及综合性能成为了主要问题。研究工作者通过优化合金成分配比，利用新的制坯方法【1。2j、成形加工工艺，研制出多种性能更好的高强铝合金，抗拉强度达到了600MPa以上，但该系列合金的合金元素含量较高，形成了高密度的析出相，进而在晶界呈链状富集，导致合金晶界显著开裂，合金的抗应力腐蚀性能和断裂韧性明显降低，因而该系合金的使用寿命和应用潜力受到较大程度的限制。绪论20世纪30年代，WebberKJ开发出世界上最早的Al—Zn．Mg—Cu系高强铝合金A1．10Zn．2Mg．

5、2Cu．1Mn，经时效后的抗拉强度达到588MPa，但因具有较敏感的应力腐蚀开裂倾向而未得到应用13J，之后Cr、Mn等微量元素的添加，形成的铝化物弥散相，抑制了再结晶的发生，研制了7075．T6峰值时效高强铝合金，并第一次应用在了舰载战斗机等军事工业上。然而由于Cr、Mn的加入增大了合金的淬火敏感性，抑制再结晶的效果也并不是很明显，1956年，前苏联学者在Al—Zn—Mg．Cu系合金的基础上添加Zr，研发出第1种超高强铝合金B96u，通过降低合金元素含量，提高合金纯度开发出其改良型合金B96u一1及B96u一3。较好的时效制度如过时效来代替峰值时效，可以在强度降低较小

6、的同时提高合金的抗腐蚀性和断裂韧性，因而被广泛应用于各个领域。直到1971年，美国Aloca公司通过降低7075合金中的Si、Fe等杂质，增加主要元素Zn、Cu含量，利用zr代替Cr、Mn形成弥散分布的A13zr来更好的抑制合金再结晶的发生，从而开发出了抗应力腐蚀性能及强韧性能均较高的7075等第3代铝合金。之后该公司在7050合金成分的基础上提高了Zn含量，开发出新合金7150，该合金有更好的韧性和抗剥落腐蚀性能，并用来生产T6状态的厚板和挤压件，制造波音757等飞机的上翼结构。为了进一步解决抗应力腐蚀性能及强度之问的矛盾，CINA提出了一种三级时效工艺RRA，198

7、9年美国Alcoa公司注册了第1个RjM热处理工艺实用规范名为T77，并申请了专利，从此7150一T77合金得到了实际应用。该合金的研制成功，实现了不降低合金强度的同时提高了断裂韧性及抗腐蚀性能，成为了第4代超强铝合金的标志。超高强铝合金的研究开发经历了高强低韧性一高强耐蚀性一高强高韧耐蚀性_超高强韧耐蚀性4个发展过程，而合金化的研究和热处理制度的探索对超强铝合金的发展起了至关重要的作用。对超高强铝合金的研究主要集中在了提高合金主要元素的含量，减少杂质的基础上，通过添加微量Cr、Zr、Mn等元素来抑制再结晶，同时发展多级时效处理来优化晶界