热力学计算优化Al-Zn-Mg-Cu合金成分

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1、万方数据第2l卷第1期'C01．2lNo．1中国有色金属学报TheCbineseJournalofNonferrousMetals2011年1月Jan．20ll文章编号：1004．0609(2011)01．0179．06热力学计算优化A1．Zn．Mg．Cu合金成分韩选1．一，李炼1，邓桢桢1，乐永康1，张新明2(1．苏州有色金属研究院材料工艺研究所，苏州215026；2．中南大学材料科学与工程学院。长沙410083)摘要：利用Jmat-Pro热力学相图计算软件模拟Al—Zn．Mg—Cu合金的凝固路径以及该合

2、金中MgZn2、A12CuMg、A12cu和A12M93Zn3相生成数量和生成温度随Zn、Mg和cu含量变化的关系曲线；分析实验合金的微观组织。检测结果与热力学计算结果一致。热力学计算结果表明，在7150合金的成分优化过程中，当Zn、Mg和cu元素的质量分数分别为6．4％巧．9％、2．3％一2．5％和2．0％-。2．2％时，合金凝固组织中Mgzn2相的生成数量可达4。5％--6．O％，同时，AI，CuMg相的生成数量可控制在0．5％以下。关键词：～．Zn．Mg．Cu合金；热力学计算；成分优化；微观组织中图分

3、类号：TG113．12文献标志码：AConstituentoptimizationofAl-—Zn·-Mg--CualloybasedonthermodynamiccalculationmethodHANYi1一，LILian1，DENGZhen．zhenl，LEYong．kang1，ZHANGXin．ming2(1．InstituteofMaterialsScienceandEngineering，SuzhouInstituteLimitedforNonferrousMetals，Suzhou215026

4、，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CentralSouthUniversity,Changsha410083，China)Abstract：111esolidificationpathsofAI-Zn-Mg—CualloyandvariationofMgZn2，A12CuMg，A12Cu，A12M93Zn3phasesamountandcrystallizationtemperatures诵thZn．MgandCucontentsworestud

5、iedbythermodynamiccalculationsoftwareJmat-Pro．111emicrostructurcsoftheexperimentalalloywereanalyzed,whichshowthatthemicrostructuralanalysisisina蓼eementwiththethermodynamicprediction．11圮thermodynamiccalculationresultsindicatethat,inthemassfractionrangesofZn

6、of6．4—6．9％，Mgof2．3％-2．5％，Cuof2．O一2．2％，thecontentofMgZn2phaseCallbeupto4．5％一6．0％andthatofAl2CuMgphasecallbelowerthan0．5％duringtheconstituentoptimizationof7150alloy．Keywords：A1一Zn-Mg-Cualloy；thormodynamiccalculation；constituentoptimization；microstructureA1．Z

7、n．Mg．Cu系超高强铝合金由于具有密度低、强度高、加工性能优良、耐久及经济等优点，在航空航天、船舶、核工业及兵器工业等领域获得广泛的应用【l-2]。近几十年来，国内外学者对Al—Zn—Mg．Cu系合金的成分设计及其沉淀相微观结构与性能的关系等方面进行了大量的研究。在7075合金的基础上，通过调整主合金元素含量、降低杂质元素含量、添加微量元素Zr等方法相继开发了7050、7150、7055和7085等一系列综合性能优异的超高强铝合剑3-6]。通过控制r相(A12M93Zn3)、S相(A12CuMg)和0相(

8、A12Cu)的数量，进一步降低Fe和Si杂质的含量，使合金在具有较高强度的同时，抗应力腐蚀性能、断裂韧性及疲劳强度均获得大幅度的提高。然而，在上述合金开发中，主要采取“试错”模式进行，材料的研发周期较长，研究费用也较高。目前，凝固模拟技术已部分取代传统材料开发中的“试错”模式而应用到材料的研发领域，在降低产品研发时间的同时优化合金性质、预测合金的微观结基金项目：中国铝业股份有限公司科研计划项(ZB2006CBQB