添加Sc和提高Zn含量對7085鋁合金力學性能、淬火敏感性和耐蝕性能的影響

孫浩鳴, 劉崇宇, 石 磊, 張 磊, 肖濟金

(桂林理工大學 材料科學與工程學院, 廣西 桂林 541004)

7×××系超高強鋁合金是可熱處理合金,因其具有高比強度、高硬度、良好的機械加工性能、較好耐蝕性和較高韌性等優點,被廣泛應用于航空航天領域[1]。隨著科學技術的發展,人們對飛機結構件的要求逐漸轉向大型化和一體化。目前,超厚7085鋁合金板已被用于制造無需焊接的大型部件[2-3]。但該系列合金存在淬火敏感性,即淬火速率減小導致過飽和固溶體迅速分解,降低后續時效強化效果。厚板淬火時,中心的冷卻速率往往較小,導致時效后表層與中心性能不均勻[4-5]。7085合金淬火敏感性低,淬透層深度可達300 mm,但是該合金的力學性能和耐腐蝕性能不夠理想,限制了該合金的廣泛應用[6]。因此,進一步提升7085鋁合金的力學性能和耐腐蝕性能、盡量降低其淬火敏感性是急需解決的問題。

7085鋁合金的力學性能和淬火敏感性主要取決于其化學成分。Zhang等[7]和Nie等[8]比較了幾種7××× 系鋁合金的淬火敏感性,發現高Zn含量的7085鋁合金淬火敏感性較低。Peng等[9]發現,提高Zn含量和降低Cu含量可提高7085合金的硬度并降低其淬火敏感性。Sc是對鋁合金性能優化效果最好的合金元素之一[10]。Sc的加入可以形成Al3(Sc, Zr)相,促進晶粒細化,改善7×××系鋁合金的力學性能、超塑性和耐蝕性能[11-14]。Liu等[15]發現,添加Sc元素能顯著提高Al-Zn-Mg-X合金的局部耐蝕性。同時,加入Sc元素引起晶粒尺寸和相組成變化會顯著影響鋁合金的硬度,從而影響其淬火敏感性。……