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时效硬化型7XXX系铝合金作为强度最高的常规铝合金在航空工业上得到了广泛的应用,但由于其合金化程度高,也产生了固溶不充分、断裂韧性差、抗应力腐蚀性能低等一系列问题。本文采用拉伸力学性能测试、扫描电镜观察、能谱分析、透射电镜观察和X射线衍射等实验手段,通过调整合金成分,优化热处理制度,探讨了合金元素及不同热处理制度对高Zn超高强铝合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明: 1.对于研究用Al-10.4Zn-2.4Mg-2.5Cu-0.224Ag-0.1~0.15Zr合金,采用接近低熔点共晶熔化温度的强化固溶工艺及时效处理后,合金的力学性能明显优于单级固溶和低温强化固溶工艺,其抗拉强度达到770MPa以上,而对应的延伸率保持在8%-10%左右。与国内开发的其它7XXX系合金相比,该合金显示出超高强度和良好的塑性。 2.对于研究用Al-10.4Zn-2.4Mg-2.5Cu-0.224Ag-0.1~0.15Zr合金,选用常规120℃时效温度时,预时效采用稍欠时效状态的RRA处理,可以使合金保持较高的强度。与T6态相比,其强度仅下降5%,达到740-750MPa,晶内析出组织与T6态基本相当,而晶界析出相聚集、粗化,与过时效相当。 3.对于研究用Al-12.1Zn-2.27Mg-2.4Cu-0.2Ag-0.15Zr合金,向合金中添加微量Ag可以提高合金的固溶处理温度,使残留的粗大相在更高的固溶温度下较充分固溶。采用较高温固溶处理后,加Ag合金T6态抗拉强度与不加Ag合金相当。在时效过程中,微量Ag会促进过渡相的形成,并提高GP区和过渡相的稳定性,但使合金到达峰值的时间延长。 4.在未加Ag的高Zn铝合金固溶组织中,存在富Cu的粗大未溶相M(AlZnMgCu),在随后的时效过程中,其Zn含量逐渐降低,而Cu的相对含量升高。在加Ag的高Zn铝合金固溶组织中,存在富Cu、Ag的粗大未溶相M(AlZnMgCuAg)。在时效初期,未溶相中的Ag、Mg含量大幅度下降,Zn含量则大幅升高。随时效时间的延长,未溶相的Zn含量则逐渐降低,而Ag、Mg的相对含量则小幅升高。添加微量Ag使高Zn铝合金固溶组织中的未溶相数量增多且在时效过程中,其数量、尺寸均未发生明显变化,该未溶相成为拉伸断裂的裂纹源,降低了时效初期合金的延伸率。 5.Zn、Mg元素是7XXX系合金的主要强化合金元素,在一定范围内提高Zn、Mg元素的含量,可以提高合金的强度,同时保持较好的塑性。但当Zn、Mg元素含量超过某一临界点时,Zn、Mg元素含量的提高会造成合金组织中残留的粗大未溶相数量增多,降低合金的强度和塑性。