7xxx系铝合金为超高强铝合金,以其高强度和优异的综合性能广泛应用于航空航天领域。7475铝合金是在7075的基础上,通过控制Fe、Si等杂质元素含量开发的,不仅具有较高的强度,更具有优良的超塑性加工性能,主要用于飞机、火箭上结构复杂、强度要求高的零件。关于7475铝合金超塑性,国内外已进行了较深入的研究。但以往研究的变形温度都高于7475的初始熔化温度。在此温度范围内变形,材料晶界处将生成少量液相,这对晶界滑移起到了有效的调节作用,但关于7475在低于初始熔化温度下进行超塑性变形的研究几乎没有。本文在380℃-470℃温度范围内进行了超塑性试验研究,从晶界滑移、晶粒取向、位错运动、动态再结晶以及断裂机制等方面探讨其超塑性变形机制,并与高于初始熔点的温度下变形的机制进行比较。通过试验研究,可得出如下结论:(1)采用包括固溶、时效、温轧和再结晶退火的形变热处理工艺制备7475铝合金薄板(2mm厚),获得了晶粒度为40μm左右的等轴晶组织。在380℃-470℃温度范围内对其进行超塑性拉伸,得到295%-405%的延伸率,实现了低温超塑性。(2)在420℃,初始应变速率分别为1×10-2/s和1×10-1/s的条件下获得了405%和295%的延伸率,达到高应变速率超塑性要求。(3)研究了7475铝合金变形前后试样的显微组织、晶粒取向。研究结果表明:超塑性拉伸后的试样微观组织中存在大量晶界滑移痕迹;变形后微观组织发生了动态再结晶;用TEM对其进行观察发现存在由于位错运动形成的亚晶粒。在较低的温度下变形时,7475铝合金的超塑性变形机制是位错运动和动态再结晶调节的晶界滑移机制。(4)对比研究了变形温度高于和低于7475初始熔点的试样断口形貌。研究认为:在低于7475初始熔点的温度下变形后,晶界处没有出现微量液相。晶界滑移机制没有液相进行调节。在较低温度下变形时,动态再结晶和位错运动形成的细小晶粒和超细亚晶结构,为晶界滑移提供了有利条件,才使试样在低温、高应变速率下获得了良好的延伸率。(5)分析了7475超塑性变形后的空洞分布和断口形貌。分析认为:晶界滑移造成的应力集中将导致空洞的产生。空洞在晶界、三角晶界、晶界第二相粒子处形核、长大和连接是断裂的根本原因。7475铝合金的断裂机制以韧性断裂为主,随着变形温度的降低和应变速率的提高,断口中将产生明显的脆性断裂的特征。