7055铝合金的化学成分_物相组成及其性能特点(2)

第3期

王国军等:7055铝合金的化学成分、物相组成及其性能特点119　　　

7150的高出10%,比7075的高出30%,而且断

裂韧性较好,抗疲劳裂纹扩展能力强。该合金对

晶间破裂和腐蚀都有抵抗力。东北轻合金有限责任公司的技术人员与东北大学、中南大学、北京有色金属研究总院的专家学者一起对7055合金做了大量细致的研究。结果表明7055合金之所以具有如此好的综合性能是由于它的化学元素组

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成和微观结构决定的。为了更好地应用该合

金,也为开发新的合金作好理论准备,本文对7055合金的化学元素组成、物相组成以及该合金的性能作一综合分析。

1　7055合金的化学元素组成及其作

用

　　表1列出了7055合金通常的化学成分。

表1　7055合金的化学成分

合金牌号

Si

7055

Fe

Cu210～216

Mn

化学成分/wt%

Mg118～213

Cr

Zn716～814

Ti

Zr0105～0125

≤0110≤0115Φ0105Φ0104≤0106

　　7055合金包括主合金元素Zn、Mg、Cu和微量元素Zr,以及少量的杂质元素Fe和Si。由于大部分合金元素在Al、高温沉淀的尺寸在mμ的尺寸在011m以下的析出相微粒。合金元素和杂质元素的含量超过其在Al中的极限固溶度,即导致粗大的结晶相颗粒。粗大的结晶相颗粒是应力集中和裂纹萌生之处,对7055Al合金的断裂韧性、疲劳性能和应力腐蚀开裂均有显著影响。减少粗大结晶相颗粒是发展高性能Al合金首先需要解决的问题。

7055超高强铝合金中,Mg和Zn的含量较

,G区GP区的,,。对于Zn/Mg比较大的合金,即使其Cu含量较高,仍能保持较好的韧性。在超高强铝合金中保持较高的Zn/Mg比是得到良好性能的基础。Cu能强化合金,主要通过固溶方式强化

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。

向Al2Zn2Mg2Cu系合金中加入Mn、Cr、Zr之类的元素,能提高强度性能和耐腐蚀性能。含Mn、Cr元素的合金,其耐腐蚀性能明显高于不

含Mn、Cr的合金。这些元素有利于提高合金的再结晶温度,阻止在热变形和随后淬火加热时再结晶过程的进行。最有效的添加元素是Zr。加入Zr,不论在加热变形之后还是在冷变形后,都能提高铝合金的再结晶温度。因此,使之有可能在热处理后获得非再结晶组织。为了进一步提高7055合金的强度,一般添加0105%～0125%的Zr。Zr和Al结合形成Al3Zr金属间化合物,这种金属间化合物有两种结构形态:从熔体中直接析出的Al3Zr为四方结构,可显著细化合金的铸态晶粒;另一种是铸锭均匀化过程中析出的球形粒子,具有LI2结构,与基体共格,具有强烈地抑制热加工过程中再结晶的作用,微量Zr可提高合金的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。此外,由于Zr的淬火敏感性较小,Zr还可以提高合金的淬透性和焊接性。

高。Zn为716%～814%,Mg为118%～213%,ZnΠMg比大于3。Zn、Mg和Cu对热处理效果的

影响是不同的。增加Zn和Mg的浓度能同时提高淬火和时效效应,但是,当合金中含Zn多于5%时,加入Cu由于改变了固溶体浓度,只影响

淬火效应。在合金中主要形成强化相MgZn2。MgZn2相在合金中的溶解度随温度的降低而急剧

下降,具有很强的时效硬化能力。在固溶限范围内,提高Zn、Mg的含量可以大大提高强度,但会导致合金的韧性和抗应力腐蚀性能降低。

在其溶解度范围内向含有Zn和Mg的合金中加入2%～3%的Cu,能同时提高强度、相对延伸率、塑性、耐蚀性和重复加载抗力。高Zn