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Al-Zn-Mg-Cu系铝合金属于可热处理强化型合金,广泛应用于航空航天和汽车结构件。但传统的T6等时效处理很难使得合金同时获得高的强度和优良的抗腐蚀性能。从热力学的角度分析,应力是与温度和组分并列的第三个控制材料组织、结构和性能变化的热力学参量。开展弹性应力下时效铝合金组织与性能的系统研究,可以精确调控合金中的第二相组织,为高综合性能铝合金的制备提供新的实验基础和理论指导。本文采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析技术,结合力学性能测试,系统研究了外加应力对7075合金时效组织与性能的影响。7075合金在160 oC应力时效1 h后硬度呈现双峰现象,在25 MPa、100 MPa拉应力和25 MPa、112.5 MPa压应力处合金硬度达到最大值,其屈服强度和抗拉强度也明显提高,延伸率略有下降。与无应力时效状态相比,四种应力时效条件下时效析出相的弥散度更高,平均尺寸更小。拉、压应力促进了合金中较大尺寸MgZn2相的长大和η′亚稳相的析出,压应力同时促进了η稳定相的形成,而拉应力则抑制了η相的析出。拉应力使合金中晶界析出相呈现不连续分布状态。研究了温度对7075合金25 MPa应力时效1 h的组织与性能的影响。在120-180oC经压应力时效处理后合金的硬度、屈服强度和抗拉强度均高于同条件下的无应力时效状态,且合金硬度在150oC时达到最高值178 HV;在较低温度时(120oC)拉应力时效使合金的硬度、屈服强度和抗拉强度低于同条件下的无应力时效状态,在较高温度时(160 oC)二者情况刚好相反,拉应力时效的合金硬度在165 o C时达到最高值180 HV。合金在120oC应力时效1 h后,25 MPa拉、压应力抑制了较大尺寸MgZn2相的长大;许多板状GPII区在无应力时效试样中析出,大量似η′片状体出现在拉应力时效试样中,许多η′亚稳相被发现在压应力时效试样中;各时效处理试样中时效析出相的弥散度依次为:压应力时效状态>拉应力时效状态>无应力时效状态,析出相的平均尺寸分别为3.1 nm、6.3 nm和12.5 nm。研究了时效时间对7075合金在120 oC和160 oC经25 MPa应力时效的组织与性能的影响。与无应力时效处理相比,120oC压应力时效处理1-32 h内和160oC压应力时效处理1-10 h内合金硬度、屈服强度和抗拉强度得到明显提高。120 oC拉应力时效8-24 h内合金硬度升高较快,并在24 h时达到最高值191 HV,其屈服强度和抗拉强度则变化不大;160 oC拉应力时效1-10 h内合金硬度、屈服强度和抗拉强度得到明显提高;在120oC经25 MPa拉应力时效处理24 h后,合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能得到显著增强。研究了7075合金的应力时效机制。与无应力时效状态相比,25 MPa拉、压应力时效使合金中的蜷线位错和位错圈转变为直线段位错,应力增加了时效析出相的形核率,析出相的弥散度增大,导致合金的机械性能升高;50 MPa拉应力和75 MPa压应力时效使合金中的位错发生滑移,位错密度变低,并且位错运动破坏了小尺寸的析出相晶核,使得析出相的弥散度降为最低,合金的机械性能变化不大;100 MPa拉应力和112.5 MPa压应力时效使合金中的位错滑移并产生大量增值,析出相的弥散度再次增大,合金的机械性能得到提高。相比于无应力时效,25 MPa拉应力时效降低了合金中较大尺寸MgZn2相的Zn/Mg值,而25 MPa压应力时效增大了MgZn2相中的Zn/Mg值。