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7xxx二系鋁合金又稱高強(qiáng)鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）或硬質(zhì)鋁合金，它主要有兩類:中高強(qiáng)度的Al一n一垅合金和高強(qiáng)度的Al一Zn-地一Cu合金。Al一Zn ?dg合金典型代表有了003, 7005、7NOI、7020合金，A卜Zn-地一u合金典型代表有7075、7050, 7449、7085合金0 7x二系鋁合金由于具有密度低、比強(qiáng)度高、加工性能好及焊接（詞條“焊接”由行業(yè)大百科提供）性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天工業(yè)、軌道交通運(yùn)輸、建筑、橋梁、工兵裝備等方面都得到了廣泛的應(yīng)用111.隨著現(xiàn)代制造加工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)7xxx系鋁合金的強(qiáng)度、韌性以及抗應(yīng)力腐蝕(SCR)性能等提出了更高的要求，特別是了xxx系鋁合金在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中普遍以犧牲強(qiáng)度為代價(jià)來(lái)降低其應(yīng)力腐蝕(SCC)敏感性的問(wèn)題需要解決，時(shí)效是決定鋁合金力學(xué)性能的關(guān)鍵工序，通過(guò)優(yōu)化時(shí)效工藝可使合金的強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性得到有效改善。為此，本文對(duì)目前的7xxx鋁合金的時(shí)效工藝進(jìn)行總結(jié)，為更好的提升鋁合金的性能提供參考。
1. 7xxx鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化原理
金屬材料的強(qiáng)化途徑主要有第二相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、加工硬化以及固溶強(qiáng)化，對(duì)可熱處理時(shí)效強(qiáng)化的了二二合金來(lái)講，時(shí)效工藝對(duì)合金的微觀組織和性能有著重要影響。時(shí)效是將浮火后的鋁合金放在室溫條件(自然時(shí)效〕或入工加熱的條件下，使過(guò)飽和態(tài)的基體發(fā)生分解，析出港質(zhì)原子聚集區(qū)(GP區(qū))和析出相(沉淀相)的過(guò)程。在7xxx合金中，一般認(rèn)為在合金的析出相的析出序列為:SSSS(supersaturated solid solution,過(guò)飽和固溶體)一GP區(qū)一ri‘(MgZn,)(過(guò)渡相》一A(平衡相〕。若Zn: Mg比較低，一些鋁合金會(huì)出現(xiàn)T相(AIXg,Zn,):T相鋁合金在時(shí)效過(guò)程中析出序列可表示為:SSSS--GP區(qū)一T(半共格)-T,由于時(shí)效溫度一般低于200℃通常很少在合金中發(fā)現(xiàn)T相，圖1為7xxx鋁合金不同時(shí)效態(tài)的典型的透射微觀組織。
高強(qiáng)Al-Zn 11g-Cu侶合金的微觀組織與性能有著緊密的聯(lián)系，合金的性能主要受合金組織內(nèi)的析出相尺寸、類型及分布的影響，A1一Zn-Mg--Cu的微觀組織主要有三部分組成，即晶內(nèi)析出相(mpt)、晶界析出相相GBP以及晶界周圍的無(wú)沉淀析出帶(PFZ)。mpt對(duì)合金的強(qiáng)度起決定作用，時(shí)效析出的GP區(qū)和n’相的強(qiáng)化效果好于粗大的平衡相ri相。GSP對(duì)合金的抗應(yīng)力腐蝕性(SCR)起主要作用，GSP連續(xù)對(duì)合金的韌性和SCR性不利，而較粗大不連續(xù)的分布對(duì)合金的抗應(yīng)力腐蝕性有利，經(jīng)過(guò)時(shí)效和回歸再時(shí)效熱處理能得到這種組織。PFZ形成理論有貧空位乏理論和貧溶質(zhì)原子理論，PFZ對(duì)塑性和SCR的影響尚無(wú)定論，一般以為PFZ較窄對(duì)韌性和SCR有利;也有人因?yàn)镻FZ對(duì)SCR的影響不大主要受PFZ區(qū)的，主要受Cu元索濃度分布影響.時(shí)效強(qiáng)化的效果取決于鋁合金時(shí)效析出相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的相互作用，當(dāng)析出相為GP區(qū)和尺寸較小的ii’相時(shí)，作用機(jī)制主要為位錯(cuò)切割機(jī)（詞條“切割機(jī)”由行業(yè)大百科提供）制;當(dāng)析出相為尺寸較大的n‘相和11相時(shí)，作用機(jī)制主要為位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制(奧羅萬(wàn)機(jī)制)圈。
2.影響時(shí)效的因素
為了研究，~鋁合金的時(shí)效過(guò)程的性能演變，通常通過(guò)合金的時(shí)效一硬度曲線來(lái)表征合金性能隨時(shí)效時(shí)間的變化。合金在時(shí)效過(guò)程中一般經(jīng)歷欠時(shí)效、峰時(shí)效、過(guò)時(shí)效蘭個(gè)階段，欠時(shí)效階段為合金硬度(強(qiáng)度)逐漸上升過(guò)程，該階段合金組織中的GP區(qū)或過(guò)渡相砰數(shù)量逐漸增多。峰時(shí)效為合金達(dá)到硬度最大的點(diǎn)，合金的微觀組織為高密度彌散的GP區(qū)和可相。過(guò)時(shí)效過(guò)程中合金的硬度逐漸降低，組織中的可相的尺寸逐漸長(zhǎng)大發(fā)生粗化，同時(shí)發(fā)生可相向粗大的平衡相n轉(zhuǎn)變。部分，~合金還會(huì)存在者“雙峰時(shí)效”現(xiàn)象，如宋仁國(guó)[31在研究7175合金時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)雙峰時(shí)效現(xiàn)象，第一個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的顯微組織GP區(qū)，隨著GP區(qū)部分溶解強(qiáng)度降低，然后隨可相數(shù)量逐漸增多形成第二個(gè)峰值。為影響7xxx鋁合金時(shí)效工藝因素。
(1))固溶處理
7xxx系鋁合金的固溶處理(淬火（詞條“淬火”由行業(yè)大百科提供）)是使2n、蠅等溶質(zhì)原子均勻地洛入鋁基體中，以獲得過(guò)飽和的固溶體為后續(xù)的時(shí)效作準(zhǔn)各。淬火溫度越高同時(shí)冷卻速度越快，淬火后合金的過(guò)飽和度就越大，越利于合金在后續(xù)時(shí)效過(guò)程中的沉淀析出，能夠顯著提升合金的力學(xué)性能。然而淬火溫度太高易使鋁合金晶粒粗大，并且可能發(fā)生過(guò)燒，淬火冷卻強(qiáng)度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致合金因冷卻不均發(fā)生撓曲變形。對(duì)此應(yīng)加強(qiáng)研究7xxx鋁合金的TTP曲線中的淬火敏感性區(qū)間，以便設(shè)計(jì)合理的淬火工藝與運(yùn)用相應(yīng)的精密在線淬火技術(shù)來(lái)提升合金的性能。為了滿足部分鋁合金制品性能的特殊要求，部分淬火敏感性高的鋁合金制品還需要離線固溶處理。此外，汪明樸等閉研究指出凡使過(guò)飽和空位濃度增加的工藝因素可以加快合金的時(shí)效硬化:如7005鋁合金較高的擠壓溫度、較高的擠壓速度、較快的淬火速度以及過(guò)大的擠壓比均在一定程度上加快時(shí)效過(guò)程，使合金過(guò)早的產(chǎn)生過(guò)時(shí)效。
(2)預(yù)變形
7xxx鋁合金制品在時(shí)效前會(huì)進(jìn)行預(yù)拉伸以降低淬火過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和變形，時(shí)效前冷變形會(huì)縮短到達(dá)硬度峰值的時(shí)間，同時(shí)會(huì)降低7xxx系鋁合金的強(qiáng)度，這是因?yàn)?二xx系鋁合金GP區(qū)對(duì)合金強(qiáng)化起重要貢獻(xiàn)，GP區(qū)形成必須依靠空位和溶質(zhì)原子的遷移，而預(yù)變形會(huì)提高合金中的位錯(cuò)密度，使空位逃逸到位錯(cuò)處，空位數(shù)量減少使GP區(qū)難以形成。同時(shí)鋁合金的中的粗大的平衡相勸相容易在位錯(cuò)處形核，進(jìn)一步便合金的強(qiáng)度降低。韓念梅〔”等人研究了預(yù)拉伸變形程度分別為0%，2.3%和3.1%的7050合金，結(jié)果表明隨變形程度的增加，強(qiáng)度降低，而塑性和斷裂韌性提高。為了改善合金的強(qiáng)度，研究者又研發(fā)了FTMT工藝，該工藝是在合金時(shí)效一段時(shí)間后再進(jìn)行變形，然后在進(jìn)行終時(shí)效，通過(guò)該工藝能夠有效地提高合金的強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕。
(3)時(shí)效溫度
時(shí)效溫度對(duì)合金的沉淀的析出有很大影響，在不同時(shí)效溫度下，析出相的臨界形核尺寸、類型、以及聚集長(zhǎng)大速度都不相同。當(dāng)時(shí)效溫度較低時(shí)，剛開始合金的沉淀相析出較快，合金的時(shí)效強(qiáng)化效果明顯，后期析出相的析出以及長(zhǎng)大緩慢，低溫時(shí)效能夠到較高的強(qiáng)度，但是需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到峰時(shí)效。隨溫度升高:溶質(zhì)原子的擴(kuò)散系數(shù)提高，析出相的沉淀析出的速度增加，同時(shí)溫度高更利于過(guò)渡相11‘和平衡相n的形成。當(dāng)合金的時(shí)效溫度逐漸升高時(shí)，合金到達(dá)峰值硬度的時(shí)間縮短，但是峰值硬度會(huì)相應(yīng)的降低，圖2為7665合金的時(shí)效硬度曲線。7xxx鋁合金在自然時(shí)效過(guò)程中，合金電導(dǎo)率隨著自然時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，而合金的強(qiáng)度逐漸上升最終趨于平穩(wěn)，而在人工時(shí)效過(guò)程中:由于析出較多的亞穩(wěn)定相和平衡相，電導(dǎo)率一般隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升。因此，對(duì)不同的合金的性能要求選取合適的的溫度。
3.時(shí)效工藝
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