新型Al-Zn-Mg-Cu合金雙級時效制度研究

馮朝輝， 王少華， 臧金鑫， 張顯峰， 孫 剛， 陸 政， 龔 彭

（北京航空材料研究院，北京 100095）

Al-Zn-Mg-Cu系可熱處理強化型鋁合金，因其具有高的比強度和良好的加工性能等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于航空及軍事領(lǐng)域［1～4］。隨著航空事業(yè)的快速發(fā)展，以及復(fù)合材料和鈦合金等先進材料的挑戰(zhàn)，對鋁合金性能的要求也在不斷提高，材料需要具備更高的強度，良好的強韌匹配和抗應(yīng)力腐蝕性能。因此，新型高強鋁合金的主元素含量（尤其是鋅元素）在逐漸提高，相應(yīng)熱處理制度的優(yōu)化也一直是各國學(xué)者研究的重點［5～8］。峰值時效處理雖然可以獲得很高的強度，但是服役過程存在嚴重的腐蝕開裂問題，限制了合金的應(yīng)用。雙級過時效處理，包括低溫預(yù)時效和高溫終時效兩個階段，通過調(diào)整合金晶內(nèi)和晶界沉淀相尺寸、種類和分布，從而在強度降低不多的條件下獲得良好的韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能［7～9］。

雙級時效工藝研究通常是通過正交試驗的方法研究第一級和第二級時效溫度和時間對合金硬度、電導(dǎo)率及拉伸性能的影響，最終確定時效工藝參數(shù)（預(yù)時效的溫度T1和時間t1，終時效的溫度T2和時間t2）。實驗量大，周期長，結(jié)果誤差也較大。GP區(qū)存在兩個溫度點TC和TV，在TC點以上GP區(qū)不能形核，在TV點以下可以不依靠空位濃度均勻形核。而GP區(qū)在TV和TC溫度區(qū)間內(nèi)是否能均勻形核則依靠基體內(nèi)的空位濃度［10］。淬火過程冷卻速率的快慢直接影響基體內(nèi)空位濃度的大小，從而影響到GP區(qū)形核的數(shù)量。尤其是對于大厚板和鍛件，中心部位由于冷卻速率慢而減少了空位的濃度，在隨后的時效過程中會減少沉淀強化相的析出數(shù)量，影響強化效果。……