7000系铝合金从研发之初到现在,因为其优异的性能,一直被广泛的应用于各行各业。对于7000系铝合金的研发和研究也一直是国内外金属领域的热点。由于航空航天和汽车领域的应用,大型化的结构件不仅要求铝合金具有较高的强度,高塑性,还要求铝合金具备良好的淬透性。本文以自行研发的8种7000系超高强轧制材铝合金为实验材料,采用控制变量法,探究了Mg、Cu和Zr对7000系超高强轧制材铝合金组织与性能的影响,初步探究了影响7000系铝合金淬透性的主要因素。采用的主要性能检测方法有:硬度测试、拉伸测试、晶间腐蚀试验、剥落腐蚀试验和端淬试验。采用的主要组织与微结构检测方法有:XRD、金相观察、EBSD、电镜观察和能谱分析。主要研究工作及主要结论如下:(1)采用端淬实验、电镜观察和能谱检测的方法,研究了影响7000系铝合金淬透性的主要因素。结果表明,影响7000系铝合金淬透性的主要因素有Mg元素、Zn/Mg、Zn+Mg+Cu、Zr元素含量、Si元素含量以及合金主合金元素Zn、Mg和Cu的原子半径差总和?R(原子体积差总和?V)。Zr、Si以及高原子半径差总合?R(原子体积差总和?V)都会降低合金的淬透性。定性分析显示,当Zr和Si含量较高时,即使合金的原子半径差总和较小,合金也无法保持很好的淬透性;当Zr和Si含量较低时,即使合金原子半径差总和较高,合金也能保持很好的淬透性。要提高合金淬透性,既需要降低合金的原子半径差总和,也要控制合金中Zr含量和Si含量在较低的水平。标准多元线性回归法定量分析显示,影响7000系高合金化铝合金淬透性的因素按影响作用大小依次为Mg>?R(?V)>Zn/Mg>Zn+Mg+Cu>Si>Zr>Fe。其中Mg、Zn/Mg和Fe对7000系铝合金淬透性有利,?R(?V)、Zn+Mg+Cu、Si和Zr对7000系铝合金淬透性有害。(2)开发了综合性能优异的3种成分为Al-8.95Zn-x Mg-1.18Cu-0.44Zr的7000系铝合金,Mg元素含量分别为2.57%、2.21%、1.89%。研究了Mg对7000系超高强轧制铝合金组织性能的影响。结果表明,Mg元素含量为2.21%时,合金综合性能最好,T6、T76时效态强度高达651.7MPa、645.6MPa,同时具备较好的塑性,延伸率分别为10.7%,15.4%,单端淬透深度高达85mm。Mg元素有显著促进再结晶,降低位错和小角度晶界强化的效果,也能提高合金的固溶时效沉淀强化。同时Mg元素能改善因为热压和轧制被压扁拉长的晶粒的形状,使扁长状晶粒向等轴晶转变,从而提高轧制材合金的抗剥落腐蚀性能,但会降低合金的抗晶间腐蚀性能。(3)开发了综合性能优异的3种成分为Al-8.86 Zn-2.33Mg-1.79 Cu-x Zr的7000系铝合金,Zr元素含量分别为0.382%、0.462%、0.573%。研究了Zr对7000系超高强轧制铝合金组织性能的影响。结果表明,Zr元素含量为0.382%时,合金综合性能最好,T6、T76时效态强度高达649.9 MPa、650.8 MPa,延伸率分别为6.2%,7.6%,单端淬透深度高达105 mm。Zr元素有抑制再结晶,细化晶粒,提高位错和小角度晶界强化的效果,但会降低合金的固溶时效沉淀强化效果。当Zr元素含量大于0.382%时,Zr会降低合金的强度,而且因为其抑制再结晶,使得热压和轧制被压扁拉长的晶粒的形状很难向等轴晶转变,所以合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能也会变差。(4)开发了综合性能优异的两种成分为Al-8.44 Zn-1.8Mg-x Cu-0.148Zr的7000系铝合金,Cu元素含量分别为1.28%和2.36%。研究了Cu元素对7000系超高强轧制铝合金组织性能的影响。结果表明,Cu元素含量为2.36%时,合金综合性能最好,T6、T76时效态强度高达648.0 MPa、615.2 MPa,延伸率分别为16.4%,19.3%,单端淬透深度高达120 mm。Cu元素具有促进再结晶的效果,同时能显著提高合金的小角度晶界比例,提高合金的小角度晶界强化效果,从而提高合金的塑性加工硬化能力。Cu元素能显著提高合金的固溶时效沉淀强化效果,从而进一步提高合金的强度,还能提高合金的塑性。除此之外,Cu元素还能提高合金的抗晶间腐蚀性能,但是会削弱合金的抗剥落腐蚀性能。