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Al-Zn-Mg-Cu系合金属于可热处理强化合金,因其具有比强度高、密度低、加工性能好等优点,在航空航天、船舶制造等领域得到了广泛的应用,是一种发展前景广阔的轻质结构材料。目前该系合金主要通过微合金化和改善热处理工艺来提高其综合性能。以一种微量添加Er、Zr的Al-Zn-Mg-Cu系合金为研究对象,采用硬度、电导率、剥落腐蚀以及室温拉伸等测试方法,结合扫描电镜和透射电镜显微组织分析,研究了合金在各种时效处理制度下的性能和组织变化。 研究表明,在铸态合金中,Zn、Mg、Cu及Er元素在晶界处严重偏聚,偏聚区由AlZnMgCu、AlCuMg和AlCuEr三种偏聚物组成。合金适宜的均匀化工艺为400℃/10h+465℃/24h,处理后的合金中可溶性非平衡共晶相基本被消除,并且析出了一定量的L12型结构Al3(Er, Zr)粒子。 合金在120℃下进行单级时效时表现出非常理想的硬化效应,该温度下硬度快速上升而后达到稳定状态,在时效24h时达到最大值195HV,此时的抗拉强度为597MPa,屈服强度为544.3MPa,延伸率为13.5%,剥落腐蚀评定等级为EB级。合金的晶内析出相主要为η过渡相,晶界析出相为连续链状分布,出现了宽度约为20nm晶间无析出带。合金在单级时效过程中的析出序列为:SSSS(过饱和固溶体)→GPI(Ⅱ)区→η相(MgZn2过渡相)→η相(MgZn2稳定相)。 合金最佳的双级时效工艺为:第一级105℃时效5h,第二级150℃时效12~48h或160℃时效10~48h或170℃时效8~48h。其中,当合金经过105℃/5h+150℃/(12~48)h或105℃/5h+160℃/(10~20)h或105℃/5h+170℃/(8~12)h时效处理后,其剥落腐蚀评级为EA级,在105℃/5h+170℃/8h时抗拉强度为556.6MPa,屈服强度为517.6MPa,延伸率为12%;合金经过105℃/5h+160℃/(22~48)h,105℃/5h+170℃/(14~48)h时效处理后,其剥落腐蚀评级为PC级,在105℃/5h+170℃/28h时抗拉强度为518.6MPa,屈服强度为458.3MPa,延伸率为13%。此工艺下合金的晶内强化相为大量的η(η)相和少量GP区,晶界析出相呈断续分布状态,在晶界附近出现非常宽度约为30~40nm的晶间无析出带,这样的组织对应的合金具有较高强度、高韧性以及良好的耐剥落腐蚀性能。