【摘 要】
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Al-Zn-Mg-Cu系合金属于可热处理强化的超高强铝合金,其比强度高,塑性好,具有一定的耐腐蚀性,广泛应用于航空航天领域。纵观Al-Zn-Mg-Cu系合金发展史,其逐渐由单一高强度发展为兼具高强度、高韧性、高抗疲劳性和耐腐蚀性的综合性能,而造成综合性能的大幅度提升是通过调控合金成分这一手段来完成的。其主要方式为,调控主合金元素含量,适当添加微合金元素含量,严格控制并减少杂质元素含量。其中主合金调
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Al-Zn-Mg-Cu系合金属于可热处理强化的超高强铝合金,其比强度高,塑性好,具有一定的耐腐蚀性,广泛应用于航空航天领域。纵观Al-Zn-Mg-Cu系合金发展史,其逐渐由单一高强度发展为兼具高强度、高韧性、高抗疲劳性和耐腐蚀性的综合性能,而造成综合性能的大幅度提升是通过调控合金成分这一手段来完成的。其主要方式为,调控主合金元素含量,适当添加微合金元素含量,严格控制并减少杂质元素含量。其中主合金调控手段为,适量增加Cu元素含量,适当改变Zn/Mg值,使合金具有良好的综合力学性能和抗腐蚀性能。而适当提高冷速可以细化晶粒,减少偏析,提高合金的力学性能,因此本文的研究使用冷速较快的水冷铜模铸造工艺制备Al-Zn-Mg-Cu系合金,并探究合金成分的改变对组织和性能的影响规律,获得具有最佳综合力学性能的合金成分。本文的主要的研究内容如下:（1）水冷铜模铸造制备的Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭显微组织呈典型的等轴晶状,晶界处存在大量的非平衡结晶相,且随着Cu元素含量的增加和Zn/Mg值的增加,晶粒尺寸逐渐变小,非平衡结晶相数量增多。（2）合金经过470℃/24 h的均匀化处理后,大部分成网状结构的枝晶消除,且存在于晶界处的非平衡结晶相T相（AlZnCuMg相）回溶基体,只残留了少部分的难溶相A17Cu2Fe分布在晶界处。（3）合金经过总压下率为80%的热轧和40%的冷轧后,其组织均呈细长的纤维状,且随着Cu含量的减小和Zn/Mg值的提高,晶粒径长显著减小。且相比于热轧,冷轧态的组织更为细长,晶界清晰可见。（4）合金经过480℃/2 h的固溶、淬火和120℃/24 h的时效处理后,发生了不完全再结晶现象,且随着Cu含量的提高和Zn/Mg值的增大,再结晶程度逐渐变小,再结晶晶粒尺寸逐渐变小,剩余的长条状组织数量逐渐变多。（5）宏观硬度测试和拉伸性能测试结果显示,随着Cu含量的提高,合金抗拉强度和延伸率均增加,随着Zn/Mg值增加,合金抗拉强度逐渐减小,延伸率则先增加后减小。随着Cu含量的提高和Zn/Mg值的提高,硬度值先增加后减小,变化幅度不大。因此,拥有最佳综合力学性能的合金是4#合金,即Al-5.3Zn-2.4Mg-1.6Cu-0.12Zr合金。
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