叶凌英等：时效制度对Al-Zn-Mg合金组织和抗应力腐蚀性能的影响 1577 样，实验前将样品依次用600~1000号砂纸打磨 表4不同时效状态下合金慢应变速率拉伸应力腐蚀性能 并清洗干净.实验在RW-50复杂环境动静态加载 Table 4 Slow strain rate tensile properties of different aged 拉伸试验机上进行，其中腐蚀介质采用50℃质量 samples 分数3.5%NaC1溶液，惰性介质选用50℃硅油 时效状态 拉伸介质断裂时长h 抗拉强度MPa延伸率/% 环境，拉伸应变速率为106s每种环境下均取三 硅油 38.3±3.8 370.5±5.4 16.8±0.7 个平行样的有效数据平均值作为性能测试最终 6 3.5%NaCl 35.1±2.4 363.9±4.1 14.8±0.4 结果 硅油 41.5±2.4 330.3±4.7 15.3±0.5 T73 采用Titan G260-300物镜球差校正场发射透 3.5%NaCl 40.5±0.3 322.9±5.9 14.60.2 射电镜观察时效后材料晶内及晶界处析出相，采 硅油 71.3±3.5 417.2±7.6 23.0±1.9 T514 用Nano Measurer及Image J软件对析出相进行定 3.5%NaCl 67.5±2.8 401.0±8.6 20.7±0.2 量分析，以析出相平均等效圆直径表示析出相粒 硅油 47.7±0.2 401.2±8.4 14.7±0.4 径，并统计换算出析出相体积分数. T516 3.5%NaCl 43.5±0.9 390.8±7.5 14.0h0.5 2实验结果 可知：T5态样品在3.5%NaC1溶液中抗拉强度与 2.1室温拉伸性能 在硅油中相比下降1.8%，延伸率下降11.9%：T5I4 表3所列为单级时效T5、双级过时效T73及 态样品在3.5%NaCI溶液中抗拉强度下降了 断续时效T514、T516处理后7020铝合金的室温拉 3.9%,延伸率下降了10.0%，与T5态相比，T514态 伸力学性能.由该表可看出，T54态样品抗拉强度 样品抗拉强度的降低更为明显，由此对比可知 (Rm)及延伸率为400.0MPa,17.1%,均高于单级时 TSI4态材料抗应力腐蚀性能低于T5态；而 效T5态，但屈服强度较T5态相比有所降低；而通 TsI6态样品在3.5%NaCl溶液中抗拉强度与硅油 过在TS14基础上增添一级高温再时效，即TS16时 中相比下降了2.6%，延伸率下降仅为4.8%，与T5、 效后，样品抗拉强度、屈服强度(R0.2)再次提升， T5I4态相比延伸率下降程度大幅缩小，抗应力腐 分别上升至408.5和361.4MPa,明显高于其他几 蚀性能相对较好；T73态样品不管是抗拉强度 种时效制度，延伸率与T514态相比有所下降，为 (2.2%)还是延伸率(4.6%)的下降程度均明显较 13.0%.但仍略高于T5、T73态.由上可知.通过断 小，即在4种时效制度中，T73态材料抗应力腐蚀 续时效可有效提高7020铝合金延伸率及抗拉强 性能最佳 度，室温拉伸力学性能明显优于T5及T73时效 依据航标HB7235一1995，可通过计算应力腐 表3不同时效状态下合金的室温拉伸性能 蚀敏感系数来量化材料的抗应力腐蚀性能的好 Table3 Tensile properties of different aged samples 坏.应力腐蚀敏感系数ISSRT的计算公式如下： 时效状态 R/MPa Ro.MPa屈强比/%延伸率/% ssRr=1-I【1+6rw)awl (1) [(1+6A)ofA] T5 391.6±2.0 343.5±0.5 87.7 12.2±0.5 T73 354.1±4.3 297.1±0.7 83.9 12.7±0.1 式中，σw和6w分别为试样在环境介质中的抗拉 T514 400.0±3.7 272.1±3.1 68.0 17.1±0.8 强度和延伸率，本实验中环境介质为3.5%NaC1腐 T516 408.5±1.9361.4±3.1 88.5 13.0±0.9 蚀溶液：σA和6A为试样在惰性介质即硅油中的抗 拉强度和延伸率.由该公式可看出，ISSRT越小，环 2.2慢应变速率拉伸应力腐蚀 境介质中的试样与在惰性介质中的试样力学性能 表4为各时效态试样在不同介质中进行慢应 差异也就越小，即抗应力腐蚀性能越好.各时效制 变速率拉伸应力腐蚀实验的测试结果.由表4可 度处理后样品IssT计算结果如表5所示，为了方 知，4种不同时效制度处理后样品在3.5%NaC1溶 便对比不同时效制度下材料抗应力腐蚀性能差 液中的抗拉强度、延伸率及拉断时长与在硅油中 异，ISSRT以百分数形式表示. 相比均有明显下降，说明4种时效态样品在3.5% 由表5可得，T73态样品应力腐蚀敏感系数最 NaCI溶液中均发生了应力腐蚀现象，使断裂速度 小，IssR=2.8%,即抗应力腐蚀性能在4种时效态 加快 样品中最好，T5I4态样品应力腐蚀敏感系数最大， 对比各时效态合金慢应变速率拉伸实验结果 ISSRT=5.7%.TSI6断续时效处理后样品应力腐蚀敏样，实验前将样品依次用 600～1000 号砂纸打磨 并清洗干净. 实验在 RW−50 复杂环境动静态加载 拉伸试验机上进行，其中腐蚀介质采用 50 ℃ 质量 分数 3.5% NaCl 溶液 ，惰性介质选用 50 ℃ 硅油 环境，拉伸应变速率为 10–6 s −1 . 每种环境下均取三 个平行样的有效数据平均值作为性能测试最终 结果. 采用 Titan G2 60-300 物镜球差校正场发射透 射电镜观察时效后材料晶内及晶界处析出相，采 用 Nano Measurer 及 Image J 软件对析出相进行定 量分析，以析出相平均等效圆直径表示析出相粒 径，并统计换算出析出相体积分数. 2    实验结果 2.1    室温拉伸性能 表 3 所列为单级时效 T5、双级过时效 T73 及 断续时效 T5I4、T5I6 处理后 7020 铝合金的室温拉 伸力学性能. 由该表可看出，T5I4 态样品抗拉强度 （Rm）及延伸率为 400.0 MPa，17.1%，均高于单级时 效 T5 态，但屈服强度较 T5 态相比有所降低；而通 过在 T5I4 基础上增添一级高温再时效，即 T5I6 时 效后，样品抗拉强度、屈服强度（Rp0.2）再次提升， 分别上升至 408.5 和 361.4 MPa，明显高于其他几 种时效制度，延伸率与 T5I4 态相比有所下降，为 13.0%，但仍略高于 T5、T73 态. 由上可知，通过断 续时效可有效提高 7020 铝合金延伸率及抗拉强 度，室温拉伸力学性能明显优于 T5 及 T73 时效. 2.2    慢应变速率拉伸应力腐蚀 表 4 为各时效态试样在不同介质中进行慢应 变速率拉伸应力腐蚀实验的测试结果. 由表 4 可 知，4 种不同时效制度处理后样品在 3.5% NaCl 溶 液中的抗拉强度、延伸率及拉断时长与在硅油中 相比均有明显下降，说明 4 种时效态样品在 3.5% NaCl 溶液中均发生了应力腐蚀现象，使断裂速度 加快. 对比各时效态合金慢应变速率拉伸实验结果 可知：T5 态样品在 3.5% NaCl 溶液中抗拉强度与 在硅油中相比下降 1.8%，延伸率下降 11.9%；T5I4 态 样 品 在 3.5% NaCl 溶 液 中 抗 拉 强 度 下 降 了 3.9%，延伸率下降了 10.0%，与 T5 态相比，T5I4 态 样品抗拉强度的降低更为明显 ，由此对比可知 T5I4 态 材 料 抗 应 力 腐 蚀 性 能 低 于 T5 态 ； 而 T5I6 态样品在 3.5% NaCl 溶液中抗拉强度与硅油 中相比下降了 2.6%，延伸率下降仅为 4.8%，与 T5、 T5I4 态相比延伸率下降程度大幅缩小，抗应力腐 蚀性能相对较好 ； T73 态样品不管是抗拉强度 （ 2.2%）还是延伸率（ 4.6%）的下降程度均明显较 小，即在 4 种时效制度中，T73 态材料抗应力腐蚀 性能最佳. 依据航标 HB7235—1995，可通过计算应力腐 蚀敏感系数来量化材料的抗应力腐蚀性能的好 坏. 应力腐蚀敏感系数 ISSRT 的计算公式如下： ISSRT = 1− [(1+δfW)σfW] [(1+δfA)σfA] （1） σfW δfW σfA δfA 式中， 和 分别为试样在环境介质中的抗拉 强度和延伸率，本实验中环境介质为 3.5% NaCl 腐 蚀溶液； 和 为试样在惰性介质即硅油中的抗 拉强度和延伸率. 由该公式可看出，ISSRT 越小，环 境介质中的试样与在惰性介质中的试样力学性能 差异也就越小，即抗应力腐蚀性能越好. 各时效制 度处理后样品 ISSRT 计算结果如表 5 所示，为了方 便对比不同时效制度下材料抗应力腐蚀性能差 异，ISSRT 以百分数形式表示. 由表 5 可得，T73 态样品应力腐蚀敏感系数最 小 ，ISSRT=2.8%，即抗应力腐蚀性能在 4 种时效态 样品中最好，T5I4 态样品应力腐蚀敏感系数最大， ISSRT=5.7%. T5I6 断续时效处理后样品应力腐蚀敏 表 3    不同时效状态下合金的室温拉伸性能 Table 3    Tensile properties of different aged samples 时效状态 Rm/MPa Rp0.2/MPa 屈强比/% 延伸率/% T5 391.6±2.0 343.5±0.5 87.7 12.2±0.5 T73 354.1±4.3 297.1±0.7 83.9 12.7±0.1 T5I4 400.0±3.7 272.1±3.1 68.0 17.1±0.8 T5I6 408.5±1.9 361.4±3.1 88.5 13.0±0.9 表 4    不同时效状态下合金慢应变速率拉伸应力腐蚀性能 Table 4    Slow  strain  rate  tensile  properties  of  different  aged samples                  时效状态 拉伸介质 断裂时长/h 抗拉强度/MPa 延伸率/% T5 硅油 38.3±3.8 370.5±5.4 16.8±0.7 3.5% NaCl 35.1±2.4 363.9±4.1 14.8±0.4 T73 硅油 41.5±2.4 330.3±4.7 15.3±0.5 3.5% NaCl 40.5±0.3 322.9±5.9 14.6±0.2 T5I4 硅油 71.3±3.5 417.2±7.6 23.0±1.9 3.5% NaCl 67.5±2.8 401.0±8.6 20.7±0.2 T5I6 硅油 47.7±0.2 401.2±8.4 14.7±0.4 3.5% NaCl 43.5±0.9 390.8±7.5 14.0±0.5 叶凌英等： 时效制度对 Al–Zn‒Mg 合金组织和抗应力腐蚀性能的影响 · 1577 ·