變形工藝和熱處理對于獲得性能優(yōu)異的7xxx鋁合金至關(guān)重要，本文報道了7A99鋁合金人工時效過程中析出演變，時效參數(shù)對機(jī)械性能和耐應(yīng)力腐蝕的影響。發(fā)現(xiàn)時效前2%的預(yù)拉伸可以將屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率分別提高到598 MPa，632 MPa和13%。過時效樣品表現(xiàn)出最好的抗應(yīng)力腐蝕。為析出強(qiáng)化型Al-Zn-Mg-Cu合金的研究及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

7xxx系列鋁合金是析出強(qiáng)化型Al-Zn-Mg-Cu合金，由于其低密度，優(yōu)異的機(jī)械性能和出色的可加工性而被廣泛用于航空航天工業(yè)。高強(qiáng)度與良好的延展性可以賦予合金卓越的抗損傷能力和高耐用性。在過去的幾十年中，人們一直致力于提高7xxx鋁合金的性能。通常對7xxx鋁合金進(jìn)行熱處理，以獲得具有精細(xì)組織的變形合金，然后進(jìn)行固溶和不同的時效處理，經(jīng)RRA（retrogression & reaging）處理的合金具有強(qiáng)度和韌性的良好組合，可以實現(xiàn)具有良好耐蝕性的高強(qiáng)度，但RRA處理成本高昂且浪費時間，工藝復(fù)雜。因此，適當(dāng)?shù)淖冃喂に嚭蜔崽幚碓O(shè)計對于獲得性能優(yōu)異的7xxx鋁合金至關(guān)重要。

7A99鋁合金具有良好的機(jī)械性能和耐腐蝕性能。7A99鋁合金已成為軍事工業(yè)，船舶和航空航天領(lǐng)域的潛在材料。然而，沒有關(guān)于7A99鋁合金人工時效過程中的微觀結(jié)構(gòu)和析出演變報道，并且尚不清楚時效參數(shù)對機(jī)械性能和耐應(yīng)力腐蝕（SCC）響應(yīng)的影響。

日前，山東大學(xué)陳良教授團(tuán)隊開發(fā)了具有較高Zn和較低Cu含量的7A99新型高強(qiáng)度鋁合金。對均質(zhì)化的7A99鋁合金進(jìn)行了一系列熱機(jī)械加工，包括熱擠壓，固溶和人工時效。研究了時效期間的析出行為，進(jìn)行了拉伸測試和慢應(yīng)變速率拉伸（SSRT）測試，以評估欠時效，峰值時效，過時效和預(yù)拉伸樣品的機(jī)械性能和耐SCC性。相關(guān)論文以題為“Effects of artificial aging on microstructure, mechanical properties and stress corrosion cracking of a novelhigh strength 7A99 Al alloy”發(fā)表在Materials Science and Engineering A。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509320303026

7xxx鋁合金的常見析出順序可歸納為：固溶→GP區(qū)→亞穩(wěn)η′→穩(wěn)定η。亞穩(wěn)態(tài)η'與Al基體是半共格的，被認(rèn)為是T6狀態(tài)下的主要強(qiáng)化析出物。η相與Al基體非共格，其尺寸比η'相大得多。該研究揭示了僅精細(xì)GPI區(qū)負(fù)責(zé)η'相的形成，并且精細(xì)GPI區(qū)向η'相的轉(zhuǎn)變是形成η'相的主要機(jī)理。可以通過適當(dāng)?shù)乜刂莆龀鑫锏拇笮『兔芏葋磉M(jìn)一步提高材料性能。

研究表明：均質(zhì)的7A99 Al擁有等軸晶粒，尺寸約為100 ?m，并且含有大量Mg(Zn Cu)2相。大多數(shù)相在溶解到Al基體中，僅殘留不溶的Al7Cu2Fe。GPI區(qū)和η'相均出現(xiàn)在欠時效和峰值時效。隨著時效時間的進(jìn)一步延長，形成了較大尺寸的穩(wěn)定η，并在過時效狀態(tài)下占主導(dǎo)地位。在150°C時效過程中7A99鋁合金的遵循沉淀固溶→GPI區(qū)→亞穩(wěn)η'→穩(wěn)定η的順序。

圖1均質(zhì)的7A99鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)

圖2。ab欠時效；cd峰值時效；ef過時效樣品的<100>Al取向的明場TEM圖像

圖3。ab欠時效；cd峰值時效；ef過時效樣品的的SAED

圖4 沿<110>Al方向的ab欠時效；cd峰值時效；ef過時效樣品的HRTEM圖像

7A99鋁合金的拉伸性能主要取決于析出物的體積分?jǐn)?shù)和尺寸。峰值時效樣品顯示了622 MPa的高UTS和10.2%的中等伸長率的良好組合。欠時效和過時效的樣品表現(xiàn)出相對較低的強(qiáng)度和較高的伸長率。時效前2%的預(yù)拉伸進(jìn)一步將YS，UTS和伸長率分別提高到598 MPa，632 MPa和13%。過時效樣品表現(xiàn)出最好的抗SCC性，典型的韌性斷裂。欠時效和峰值時效的樣品容易發(fā)生晶間裂紋。在峰值時效的7A99鋁合金中25%的伸長率損失相對較低。耐SCC性歸因于存在粗大和不連續(xù)的GBPs和較寬的PFZ，這可能會阻止活性腐蝕路徑的發(fā)生。

綜上所述：這項研究的重點是高強(qiáng)度7A99鋁合金的人工時效。建立了微觀結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能和耐SCC性之間的關(guān)系。進(jìn)一步拓寬了7xxx鋁合金的研究，為更多析出強(qiáng)化型Al-Zn-Mg-Cu合金的研究及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。