D0I:10.13374/1.issm100I103.2008.12.005 第30卷第12期 北京科技大学学报 Vol.30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 低温回归再时效对7B04一T651铝合金厚板组织与 性能的影响 李志辉熊柏青张永安朱宝宏王锋刘红伟 北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京100088 摘要研究了回归及回归再时效处理对7B04铝合金预拉伸厚板的显微组织，力学性能及电导率的影响·通过透射电子显 微镜(TEM)观察了回归再时效合金的微观组织，并对合金进行了力学性能及电导率测试·结果表明：采用合适的回归再时效 工艺(180℃/1h,水淬+120℃/22h)可使材料具有接近T6态合金强度的同时，电导率大幅度提升，达21.0MSm-1:此时，合 金晶内组织与T6状态相似，析出相细小呈弥散分布，而晶界组织与双级T74时效组织特征相似，晶界析出相粗大呈不连续分 布，晶界两侧伴之以明显的晶界无析出带 关键词7B04铝合金；预拉伸板；回归再时效：电导率；力学性能：微观组织 分类号TG146.2 Effect of low-temperature retrogression and re-aging treatment on the microstruc- ture and properties of 7B04-T651 Al alloy thick plates LI Zhihui,XIONG Baiging,ZHANG Yong an,ZHU Baohong,WANG Feng,LIU Hongwei State Key Laboratory for Fabrication and Processing of Nonferrous Metals.General Research Institute for Nonferrous Metals,Beijing 100088,China ABSTRACT The microstructure and properties of retrogression and retrogression re-aging (RRA)treated 7B04-T651 Al alloy pre- stretched thick plates were studied by transmission electron microscopy.MTS-810 test system and conductivity meter.The results show that the appropriate RRA temper with retrogression at 1805C for 1-2h can produce the remarkable improvement in electri- cal conductivity.with only a 2%-5%reduction in strength below T6.TEM observations of RRA samples show that the precipita- tion is extremely fine and distributed homogeneously inside the grains.being slightly denser and more stable than that resulting from the T6 temper:whilst the grain boundary precipitation is quite different from that resulting from T6 treatment,the particles being coarser,and much closer to the precipitation resulting from T74 temper. KEY WORDS 7B04 Al alloy:pre-stretched plate:retrogression and re-aging:electrical conductivity:mechanical properties:mi- crostructure TXXX系高强铝合金具有密度小、强度高、加工 量的研究，并开发出了一种新型的时效工艺一回 性能好等特点，广泛应用于航空航天及民用工业，是 归再时效(RRA)工艺门.该工艺由于兼顾了合金的 世界各国航空航天工业中不可缺少的重要材 强度和抗应力腐蚀性能而被广泛关注10).然而， 料可.然而，作为强度最高的常规铝合金，该系合 至今只有美国和加拿大等少数国家对该工艺实现了 金对抗应力腐蚀性能较为敏感，尤其以峰时效(T6) 工业化应用，但其具体工艺尚未公开，国内的研究 状态最为突出.T73制度作为改善抗应力腐蚀性能 还停留在试验室阶段，且只是集中在小断面尺寸的 的一种传统方法，但是却带来了10%~15%的强度 零件上的应用，有关厚断面材料RRA工艺研究的 损失[)]，为解决该系合金的强度和抗应力抗腐蚀性 报道很少.本研究选用工业化生产的7B04一T651 能之间的矛盾这一问题，各国材料工作者开展了大 铝合金厚板为试验材料，切取大量的大块试样，选取 收稿日期：2008-01-26修回日期：2008-03-16 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(N。,2003AA331100) 作者简介：李志辉(1980-)，男，工程师，博士，E-mail:973 projeet(@grinm.com
低温回归再时效对7B04－T651铝合金厚板组织与 性能的影响 李志辉 熊柏青 张永安 朱宝宏 王 锋 刘红伟 北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 摘 要 研究了回归及回归再时效处理对7B04铝合金预拉伸厚板的显微组织、力学性能及电导率的影响．通过透射电子显 微镜（T EM）观察了回归再时效合金的微观组织并对合金进行了力学性能及电导率测试．结果表明：采用合适的回归再时效 工艺（180℃／1h水淬＋120℃／22h）可使材料具有接近 T6态合金强度的同时电导率大幅度提升达21∙0MS·m －1；此时合 金晶内组织与 T6状态相似析出相细小呈弥散分布而晶界组织与双级 T74时效组织特征相似晶界析出相粗大呈不连续分 布晶界两侧伴之以明显的晶界无析出带． 关键词 7B04铝合金；预拉伸板；回归再时效；电导率；力学性能；微观组织 分类号 TG146∙2 Effect of low-temperature retrogression and re-aging treatment on the microstructure and properties of7B04-T651Al alloy thick plates LI ZhihuiXIONG BaiqingZHA NG YongʾanZHU BaohongW A NG FengLIU Hongwei State Key Laboratory for Fabrication and Processing of Nonferrous MetalsGeneral Research Institute for Nonferrous MetalsBeijing100088China ABSTRACT T he microstructure and properties of retrogression and retrogression re-aging （RRA） treated7B04-T651Al alloy prestretched thick plates were studied by transmission electron microscopyMTS-810test system and conductivity meter．T he results show that the appropriate RRA temper with retrogression at180±5℃ for1－2h can produce the remarkable improvement in electrical conductivitywith only a2％－5％ reduction in strength below T6．T EM observations of RRA samples show that the precipitation is extremely fine and distributed homogeneously inside the grainsbeing slightly denser and more stable than that resulting from the T6temper；whilst the grain boundary precipitation is quite different from that resulting from T6treatmentthe particles being coarserand much closer to the precipitation resulting from T74temper． KEY WORDS 7B04Al alloy；pre-stretched plate；retrogression and re-aging；electrical conductivity；mechanical properties；microstructure 收稿日期：2008-01-26 修回日期：2008-03-16 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（No．2003AA331100） 作者简介：李志辉（1980－）男工程师博士E-mail：973project＠grinm．com 7XXX 系高强铝合金具有密度小、强度高、加工 性能好等特点广泛应用于航空航天及民用工业是 世 界 各 国 航 空 航 天 工 业 中 不 可 缺 少 的 重 要 材 料［1－5］．然而作为强度最高的常规铝合金该系合 金对抗应力腐蚀性能较为敏感尤其以峰时效（T6） 状态最为突出．T73制度作为改善抗应力腐蚀性能 的一种传统方法但是却带来了10％～15％的强度 损失［6］．为解决该系合金的强度和抗应力抗腐蚀性 能之间的矛盾这一问题各国材料工作者开展了大 量的研究并开发出了一种新型的时效工艺－－－回 归再时效（RRA）工艺［7］．该工艺由于兼顾了合金的 强度和抗应力腐蚀性能而被广泛关注［8－10］．然而 至今只有美国和加拿大等少数国家对该工艺实现了 工业化应用但其具体工艺尚未公开．国内的研究 还停留在试验室阶段且只是集中在小断面尺寸的 零件上的应用有关厚断面材料 RRA 工艺研究的 报道很少．本研究选用工业化生产的7B04－T651 铝合金厚板为试验材料切取大量的大块试样选取 第30卷 第12期 2008年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．005
.1384 北京科技大学学报 第30卷 相对较低的回归温度(170,180和190℃)进行 导率测定使用FQR7501型涡流电导仪 RRA实验，采用力学性能测试、电导率测试以及透 射电镜观察等手段，系统地研究了低温回归再时效 对7B04一T651铝合金厚板的微观组织与性能的影 190℃ 80 响，旨在为开发出可适用于7B04预拉伸厚板工业 170℃ 水 120℃/22h 生产的新型RRA处理技术奠定基础， 空冷 1实验方法 时间 实验材料的化学成分列于表1，合金经熔炼铸 图17B04一T651铝合金厚板的回归及再时效工艺示意图 造、均匀化处理后热轧成厚度为40mm的板材；然 Fig.I Schematic of retrogression and re-aging process for 7B04- 后在辊底式双面喷淋淬火炉上进行固溶淬火，对板 T651 pre-stretched thick plates 材进行2%~2.2%的拉伸塑性变形以消减淬火残 余应力，经单级峰时效处理后获得T651态厚板，从 2实验结果 T651态厚板切取65mm×50mm×40mm的块体样 品，按图1所示的工艺路线对合金进行回归及再时 2.1拉伸力学性能与电导率 效RRA处理，采用JEM一2 OOOFX透射电子显微镜 7B04-T651铝合金厚板经170,180和190℃ 对合金的微观组织进行观察，TEM试样经机械减 回归处理不同时间水淬后，再进行和不进行第三级 薄至50m,然后采用电解双喷减薄，双喷电压为12 120℃/22h时效，其拉伸强度随回归温度和时间的 15V,电流为50~70mA,双喷液温度控制在 变化如图2所示，从图中可以看出，回归过程中强 一30~一20℃之间，采用MTS810型材料试验机 度的变化曲线可以分为几个阶段：第一阶段合金强 对拉伸棒材进行力学性能测试（取三个拉伸数据的 度从峰时效强度开始迅速下降，下降到一定程度后 强度有明显的上升趋势，强度回归现象之后，强度逐 平均值)，取样位置为沿板材厚度方向的1/4处，电 渐下降，过时效现象极为明显；此外，随着回归处理 表1实验材料的成分（质量分数） 温度的提高，回归现象发生的时间提前， Table I Chemical composition of the experimental alloy 再时效可提高经回归处理后材料的强度，说明 Zn Mg Cu Mn Fe Si Ni Cr Ti Al 合金经回归处理后，在120℃进行再时效处理过程 6.232.881.580.310.150.048<0.010.160.025余量 并非仅仅是原有析出相的长大，还应该有更为细小 600 540 600 T6 520 (b) 5 T6 (e) 580 500 540 480 540 520 ·回归再时效 460 ·问归再时效 520 ·回归再时效 ◆回归 440 *回山 +回归 500 T73 420 T73 500 T73 480 400 480 120 240360 480 120 240 360 480 0 120 240 360 回归时间min 回归时间min 回归时间min 540 600 540 520 T6 d % T6 520 T6 () 500 500 480 540 480 ·回归再时效 460 % ·回归再时效 520 +回归 440 ·回归再时效 +回归 500 T73 +问归 420 T73 420 T73 400 480 400 120 240 360 60 120 180 60 120 180 回归时间min 回归时间min 回归时间mn 图2不同温度下回归再时效过程中7B04铝合金预拉伸厚板的强度变化曲线.(a),(b)170℃；(c),(d)180℃；(e),()190℃ Fig2 Strength curves of 7B04 pre-stretched thick plates during retrogression and re ageing at different temperatures:(a).(b)170C;(c).(d) 180℃：(e),()190℃
相对较低的回归温度（170180 和 190℃） 进行 RRA 实验．采用力学性能测试、电导率测试以及透 射电镜观察等手段系统地研究了低温回归再时效 对7B04－T651铝合金厚板的微观组织与性能的影 响旨在为开发出可适用于7B04预拉伸厚板工业 生产的新型 RRA 处理技术奠定基础． 图2 不同温度下回归再时效过程中7B04铝合金预拉伸厚板的强度变化曲线．（a）（b）170℃；（c）（d）180℃；（e）（f）190℃ Fig．2 Strength curves of 7B04pre-stretched thick plates during retrogression and re-ageing at different temperatures：（a）（b）170℃；（c）（d） 180℃；（e）（f）190℃ 1 实验方法 实验材料的化学成分列于表1．合金经熔炼铸 造、均匀化处理后热轧成厚度为40mm 的板材；然 后在辊底式双面喷淋淬火炉上进行固溶淬火对板 材进行2％～2∙2％的拉伸塑性变形以消减淬火残 余应力经单级峰时效处理后获得 T651态厚板．从 T651态厚板切取65mm×50mm×40mm 的块体样 品按图1所示的工艺路线对合金进行回归及再时 效 RRA 处理．采用 JEM－2000FX 透射电子显微镜 对合金的微观组织进行观察．TEM 试样经机械减 薄至50μm然后采用电解双喷减薄双喷电压为12 ～15V电流为50～70mA双喷液温度控制在 －30～－20℃之间．采用 MTS－810型材料试验机 对拉伸棒材进行力学性能测试（取三个拉伸数据的 平均值）取样位置为沿板材厚度方向的1／4处．电 表1 实验材料的成分（质量分数） Table1 Chemical composition of the experimental alloy ％ Zn Mg Cu Mn Fe Si Ni Cr Ti Al 6∙23 2∙88 1∙58 0∙31 0∙150∙048＜0∙010∙160∙025 余量 导率测定使用 FQR7501型涡流电导仪． 图1 7B04－T651铝合金厚板的回归及再时效工艺示意图 Fig．1 Schematic of retrogression and re-aging process for 7B04- T651pre-stretched thick plates 2 实验结果 2∙1 拉伸力学性能与电导率 7B04－T651铝合金厚板经170180和190℃ 回归处理不同时间水淬后再进行和不进行第三级 120℃／22h 时效其拉伸强度随回归温度和时间的 变化如图2所示．从图中可以看出回归过程中强 度的变化曲线可以分为几个阶段：第一阶段合金强 度从峰时效强度开始迅速下降下降到一定程度后 强度有明显的上升趋势强度回归现象之后强度逐 渐下降过时效现象极为明显；此外随着回归处理 温度的提高回归现象发生的时间提前． 再时效可提高经回归处理后材料的强度说明 合金经回归处理后在120℃进行再时效处理过程 并非仅仅是原有析出相的长大还应该有更为细小 ·1384· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第12期 李志辉等：低温回归再时效对7B04T651铝合金厚板组织与性能的影响 ,1385 的析出相形成，这一点与前人山的实验现象一致， 看出，回归温度一定时，随着回归时间的延长，电导 从图2中可以看出，RRA处理过程中强度变化呈 率呈上升趋势.回归温度越高，电导率增长越快 “抛物线”特征，即再时效曲线可分为两个阶段：第一 在170℃回归时，电导率上升的幅度较少，180min 阶段材料的强度逐渐上升至强度峰值，随后材料的 后电导率即可达到21.2MSm-;而当在180℃回 强度开始逐渐下降，此外，随着回归温度提高，再时 归时，50min后电导率即可达到21.2MSm1.此 效达峰值强度所需时间缩短且峰值强度有所提高， 外，回归之后进行再时效处理可进一步提高合金的 材料在不同温度下进行回归及再时效处理时， 电导率，但提高的幅度不大， 电导率随时间的变化关系见图3所示，从图中可以 25 25 24 T73 T73 23 23 23 T73 SW/ 22 SW 2 SW 21 一回归再时效 21 ·回归再时效 ·回归再时效 幸回归 ·回归 ◆回归 20 露 0 19 T6 9 T6 18 120240360 480 120 240 360 60 120 180 回归时间min 回归时间min 回归时间min 图3不同温度下回归再时效过程中7B04铝合金预拉伸厚板的电导率变化曲线.(a)170℃；(b)180℃；(c)190℃ Fig.3 Electrical conductivity curves of 7B04 prestretched thick plates during retrogression and reageing at different temperatures:(a)170C: (b)180℃；(c)190℃ 表2列出了合金分别在170,180和190℃温度 回归时间分别需要120,60和40min,此时合金抗 下回归处理并经再时效后电导率达到T74水平 拉强度可保持在570~580MPa左右，与峰时效强度 (Y≥21.0MSm1)时，所对应工艺条件下合金的 相比下降了约2%~3%.综上可知，通过对回归温 力学性能和电导率；为了便于比较，T6及T7制度 度和时间进行合理的选择，材料的强度可以达到接 的性能也被列出，从表中可看出，采取相对较长时 近T6强度，同时材料的电导率可达到T74水平；且 间的低温回归再时效处理，合金可以获得高强度和 由于合金的回归时间都大于30min,因此可基本满 高电导率相结合，回归温度分别170,180和190℃ 足工业化生产的实际需要 时，要使RRA处理后合金的电导率超过T74水平， 表2RRA处理后7BO4合金预拉伸厚板的拉伸力学性能及电导率 Table 2 Tensile properties and electrical conductivity of 7B04 alloy pre-stretched thick plates under RRA treatment 制度 G/MPa Go.2/MPa /% Y/(MS'm) T651 595 530 11.5 18.3 T7451 532 456 10.7 21.3 T651+170℃/120min,W0+120℃/22h 572 513 12.8 21.0 T651+180℃/60min,W0+120℃/22h 583 520 10.0 21.0 T651+190℃/40mim,WQ+120℃/22h 582 525 10.5 21.0 2.2组织观察 弥散第二相的沉淀析出，强度因而逐渐有所提高；回 图4为合金经180℃回归处理不同时间后的 归60min,晶内强化相的体积分数明显增加 TEM组织照片，图4(a,b)与回归前的原始组织 (图4(c)),强度达到峰值.此外，晶界析出相随回归 (T6状态)相比较，合金经180℃回归10min和 时间延长而逐渐增大· 30mim,基体中强化相体积分数减少，同时晶内能观 图5为不同RRA处理条件下的TEM组织，并 察到部分尺寸较大的沉淀相.回归初期，小于临界 与T6、T74组织相比较，由图中可以发现，再时效 尺寸的析出相回溶，大于临界尺寸的析出相长大， 后晶内重新析出了第二相，晶内沉淀析出相大小、形 因此，回归初期合金的强度逐渐下降，当回归时间为 态及分布与T6状态组织相近，但析出相略有粗化 40min左右，合金强度达到谷值；随后，晶内重新有 图6为180℃/45min回归再时效后的TEM样品沿
的析出相形成这一点与前人［11］的实验现象一致． 从图2中可以看出RRA 处理过程中强度变化呈 “抛物线”特征即再时效曲线可分为两个阶段：第一 阶段材料的强度逐渐上升至强度峰值随后材料的 强度开始逐渐下降．此外随着回归温度提高再时 效达峰值强度所需时间缩短且峰值强度有所提高． 材料在不同温度下进行回归及再时效处理时 电导率随时间的变化关系见图3所示．从图中可以 看出回归温度一定时随着回归时间的延长电导 率呈上升趋势．回归温度越高电导率增长越快． 在170℃回归时电导率上升的幅度较少180min 后电导率即可达到21∙2MS·m －1 ；而当在180℃回 归时50min 后电导率即可达到21∙2MS·m －1．此 外回归之后进行再时效处理可进一步提高合金的 电导率但提高的幅度不大． 图3 不同温度下回归再时效过程中7B04铝合金预拉伸厚板的电导率变化曲线．（a）170℃；（b）180℃；（c）190℃ Fig．3 Electrical conductivity curves of 7B04pre-stretched thick plates during retrogression and re-ageing at different temperatures：（a）170℃； （b）180℃；（c）190℃ 表2列出了合金分别在170180和190℃温度 下回归处理并经再时效后电导率达到 T74水平 （γ≥21∙0MS·m －1）时所对应工艺条件下合金的 力学性能和电导率；为了便于比较T6及 T7制度 的性能也被列出．从表中可看出采取相对较长时 间的低温回归再时效处理合金可以获得高强度和 高电导率相结合．回归温度分别170180和190℃ 时要使 RRA 处理后合金的电导率超过 T74水平 回归时间分别需要12060和40min此时合金抗 拉强度可保持在570～580MPa左右与峰时效强度 相比下降了约2％～3％．综上可知通过对回归温 度和时间进行合理的选择材料的强度可以达到接 近 T6强度同时材料的电导率可达到 T74水平；且 由于合金的回归时间都大于30min因此可基本满 足工业化生产的实际需要． 表2 RRA 处理后7B04合金预拉伸厚板的拉伸力学性能及电导率 Table2 Tensile properties and electrical conductivity of 7B04alloy pre-stretched thick plates under RRA treatment 制度 σb／MPa σ0∙2／MPa δ／％ γ／（MS·m －1） T651 595 530 11∙5 18∙3 T7451 532 456 10∙7 21∙3 T651＋170℃／120minWQ＋120℃／22h 572 513 12∙8 21∙0 T651＋180℃／60minWQ＋120℃／22h 583 520 10∙0 21∙0 T651＋190℃／40minWQ＋120℃／22h 582 525 10∙5 21∙0 2∙2 组织观察 图4为合金经180℃回归处理不同时间后的 TEM 组织照片．图4（ab）与回归前的原始组织 （T6状态）相比较合金经180℃回归10min 和 30min基体中强化相体积分数减少同时晶内能观 察到部分尺寸较大的沉淀相．回归初期小于临界 尺寸的析出相回溶大于临界尺寸的析出相长大． 因此回归初期合金的强度逐渐下降当回归时间为 40min 左右合金强度达到谷值；随后晶内重新有 弥散第二相的沉淀析出强度因而逐渐有所提高；回 归60min晶 内 强 化 相 的 体 积 分 数 明 显 增 加 （图4（c））强度达到峰值．此外晶界析出相随回归 时间延长而逐渐增大． 图5为不同 RRA 处理条件下的 TEM 组织并 与 T6、T74组织相比较．由图中可以发现再时效 后晶内重新析出了第二相晶内沉淀析出相大小、形 态及分布与 T6状态组织相近但析出相略有粗化． 图6为180℃／45min 回归再时效后的 TEM 样品沿 第12期 李志辉等： 低温回归再时效对7B04－T651铝合金厚板组织与性能的影响 ·1385·
,1386 北京科技大学学报 第30卷 (a) b 50 nm 50 nm 50 nm 图4回归处理对回归态合金TEM组织的影响.(a)180℃回归10mim:(b)180℃回归30min:(c)180℃回归60mim Fig.4 Effect of retrogression on the retrogressed microstructure:(a)retrogression at 180C for 10 min:(b)retrogression at 180C for 30min: (c)retrogression at 180C for 60min (a) () 50nm 50nm 100nm (e) 50 nm 50 nm 50 nm 图5合金在不同热处理条件下的TEM组织照片.(a)180℃回归10mim;(b)180℃回归30min;180℃回归45min:(d)180℃回归60 min:(e)T6;(f)T74 Fig.5 TEM images of the alloy under different ageing tempers:(a)180C/10min+120C/22h:(b)180C/30min+120C/22h:(c)180C/ 45mim+120℃/22h:(d)180℃/60min+120℃/22h:(c)T6:(f)T74 a (b) 002 ->月(n# 11 图6电子衍射花样.(a)沿[110]a晶带轴；(b)沿[112]u晶带轴 Fig.6 Electron diffraction patterns:(a)SAED in [110]N projection:(b)SAED in [112]N projection [110]及[112]u晶带轴的衍射花样照片.根据 相，这说明合金在该条件下由？和”相联合强化 SAED分析结果可知，基体内沉淀相主要为T和” 此外，从图中还可以看出，经RRA处理后的晶界特
图4 回归处理对回归态合金 TEM 组织的影响．（a）180℃回归10min；（b）180℃回归30min；（c）180℃回归60min Fig．4 Effect of retrogression on the retrogressed microstructure：（a） retrogression at 180℃ for10min；（b） retrogression at 180℃ for30min； （c） retrogression at 180℃ for60min 图5 合金在不同热处理条件下的 TEM 组织照片．（a）180℃回归10min；（b）180℃回归30min；180℃回归45min；（d）180℃回归60 min；（e） T6；（f） T74 Fig．5 TEM images of the alloy under different ageing tempers：（a）180℃／10min＋120℃／22h；（b）180℃／30min＋120℃／22h；（c）180℃／ 45min＋120℃／22h；（d）180℃／60min＋120℃／22h；（e） T6；（f） T74 图6 电子衍射花样．（a） 沿［110］Al晶带轴；（b） 沿［112］Al晶带轴 Fig．6 Electron diffraction patterns：（a） SAED in ［110］Al projection；（b） SAED in ［112］Al projection ［110］Al 及 ［112］Al 晶带轴的衍射花样照片．根据 SAED 分析结果可知基体内沉淀相主要为η′和η 相这说明合金在该条件下由η′和η相联合强化． 此外从图中还可以看出经 RRA 处理后的晶界特 ·1386· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第12期 李志辉等：低温回归再时效对7B04一T651铝合金厚板组织与性能的影响 .1387. 性与T7状态较为相似：晶界析出物粗大呈完全不 [2]Xiong B Q.Zhang Y A.Shi L K.High property aluminum alloys 连续分布，沿晶界有较宽的P℉Z存在，宽度约为 prepared by spray forming process.Mater Rev.2000.14(12):50 (熊柏青，张永安，石力开.喷射成形技术制备高性能铝合金 30~50nm左右，由此可见，RRA处理后的组织综 材料.材料导报，2000,14(12)：50) 合了T6与T7处理的优点，对抗应力腐蚀性能是极 [3]Zhang Y A,Xiong B Q.Shi L K.Research status of rapidly so- 其有利的（电导率的测试结果也证实了这一点），并 lidified ultra-high strength aluminum alloys.Mater Rev,2005. 且还能够保持很高的强度，从理论上来说，基本达到 19(10):91 了RRA处理的目的， (张永安，熊柏青，石力开，快速凝固7000系超高强铝合金的 研究现状.材料导报，2005.19(10)：91) 3结论 [4]Wang T,Yin Z M.Research status and development trend of ul- trahigh strength aluminum alloys.Chin J Rare Met.2006.30 (1)回归温度和时间对合金最终的性能影响较 (2):197 大，采用合理的回归处理工艺可使合金保持较高强 (王涛，尹志民·高强变形铝合金的研究现状和发展趋势，稀 度的同时，电导率明显提高，合金分别在170,180 有金属，2006,30(2)：197) 与190℃回归再时效处理，要使合金的电导率超过 [5]Heinz A.Haszler A,Keidel C,et al.Recent development in alu- 21.0MSm-1(相当于T74状态的电导率)，回归时 minium alloys for aerospace applications.Mater Sci Eng.2000. A280:102. 间分别需要120,60和40min,此时合金抗拉强度 [6]Park JK.Influence of retrogression and reaging treatments on the 可保持在570~580MPa左右，与峰时效强度相比下 strength and stress corrosion resistance of aluminium alloy 7075- 降了约2%~3%. T6.Mater Sci Eng.1988.A103:223 (2)回归过程中，回归初期晶内的GP区及细 [7]Cina B,Ranish B.New Technology for Reducing Susceptibility 小的相溶解导致合金的强度下降，随后T相的重 to Stress Corrosion of High Strength Aluminium Alloys:US Patent,3856584.1974-12-24 新析出又使得合金的强度有所回升，继续延长回归 [8]Tanaka M.Henon C.Warner T.Microstructural evolution of a 时间，T相的熟化及”相的不断析出会使得合金强 new aerospace 7XXX alloy during retrogression and re-ageing 度逐渐下降，回归后进行再时效处理，可相的再析 treatment.Mater Sei Forum,2006,519/521:345 出是合金的强度和电导率提高的主要原因， [9]Denzer D K,Chakrabarti D J,Liu J.et al.Method for Increas- (③)RRA态合金的晶内组织与T6状态相似， ing the Strength and/or Corrosion Resistance of 7000 Series Al Aerospace Alloy Products:US Patent,2003/0051784 A1.2003- 析出相细小呈弥散分布；而晶界组织与双级T7时 03-20 效组织特征相似，晶界析出相粗大呈不连续分布，晶 [10]Ferrer C P,Koul M G.Connolly B J,et al.Improvements in 界两侧伴之以明显的晶界无析出带. strength and stress corrosion cracking properties in aluminum al- loy 7075 via low temperature retrogression and reageing heat 参考文献 treatments.Corrosion.2003.59(6):520 [1]Fridlyander I N,Dobromyslov A V,Tkachenko E A,et al.Ad- [11]Lumley R N.Polmear I J.Morton A J.Development of proper- vanced high"strength aluminum-base materials.Met Sci Heat ties during secondary ageing of aluminium alloys.Mater Sci Fo- Trea,2005,47(7/8):269 rum,2003,426/427:303
性与 T7状态较为相似：晶界析出物粗大呈完全不 连续分布沿晶界有较宽的 PFZ 存在宽度约为 30～50nm 左右．由此可见RRA 处理后的组织综 合了 T6与 T7处理的优点对抗应力腐蚀性能是极 其有利的（电导率的测试结果也证实了这一点）并 且还能够保持很高的强度从理论上来说基本达到 了 RRA 处理的目的． 3 结论 （1） 回归温度和时间对合金最终的性能影响较 大采用合理的回归处理工艺可使合金保持较高强 度的同时电导率明显提高．合金分别在170180 与190℃回归再时效处理要使合金的电导率超过 21∙0MS·m －1（相当于 T74状态的电导率）回归时 间分别需要12060和40min此时合金抗拉强度 可保持在570～580MPa 左右与峰时效强度相比下 降了约2％～3％． （2） 回归过程中回归初期晶内的 GP 区及细 小的η′相溶解导致合金的强度下降随后η′相的重 新析出又使得合金的强度有所回升继续延长回归 时间η′相的熟化及η相的不断析出会使得合金强 度逐渐下降．回归后进行再时效处理η′相的再析 出是合金的强度和电导率提高的主要原因． （3） RRA 态合金的晶内组织与 T6状态相似 析出相细小呈弥散分布；而晶界组织与双级 T7时 效组织特征相似晶界析出相粗大呈不连续分布晶 界两侧伴之以明显的晶界无析出带． 参 考 文 献 ［1］ Fridlyander I NDobromyslov A VTkachenko E Aet al．Advanced high-strength aluminum-base materials． Met Sci Heat T reat200547（7／8）：269 ［2］ Xiong B QZhang Y AShi L K．High-property aluminum alloys prepared by spray-forming process．Mater Rev200014（12）：50 （熊柏青张永安石力开．喷射成形技术制备高性能铝合金 材料．材料导报200014（12）：50） ［3］ Zhang Y AXiong B QShi L K．Research status of rapidly solidified ultra-high strength aluminum alloys． Mater Rev2005 19（10）：91 （张永安熊柏青石力开．快速凝固7000系超高强铝合金的 研究现状．材料导报200519（10）：91） ［4］ Wang TYin Z M．Research status and development trend of ultra-high strength aluminum alloys．Chin J Rare Met200630 （2）：197 （王涛尹志民．高强变形铝合金的研究现状和发展趋势．稀 有金属200630（2）：197） ［5］ Heinz AHaszler AKeidel Cet al．Recent development in aluminium alloys for aerospace applications．Mater Sci Eng2000 A280：102． ［6］ Park J K．Influence of retrogression and reaging treatments on the strength and stress corrosion resistance of aluminium alloy 7075- T6．Mater Sci Eng1988A103：223 ［7］ Cina BRanish B．New Technology for Reducing Susceptibility to Stress Corrosion of High Strength Aluminium Alloys：US Patent3856584．1974-12-24 ［8］ Tanaka MHénon CWarner T．Microstructural evolution of a new aerospace 7XXX alloy during retrogression and re-ageing treatment．Mater Sci Forum2006519／521：345 ［9］ Denzer D KChakrabarti D JLiu Jet al．Method for Increasing the Strength and／or Corrosion Resistance of 7000 Series Al Aerospace Alloy Products：US Patent2003／0051784A1．2003- 03-20 ［10］ Ferrer C PKoul M GConnolly B Jet al．Improvements in strength and stress corrosion cracking properties in aluminum alloy 7075 via low-temperature retrogression and re-ageing heat treatments．Corrosion200359（6）：520 ［11］ Lumley R NPolmear I JMorton A J．Development of properties during secondary ageing of aluminium alloys．Mater Sci Forum2003426／427：303 第12期 李志辉等： 低温回归再时效对7B04－T651铝合金厚板组织与性能的影响 ·1387·
