侯陇刚等：基于厚向组织性能考量的7B50铝合金中厚板回归再时效热处理 ·441· m 50m 50μm 50m 图8不同回归再时效工艺处理后的心部(a,b)、表层(c,d)组织.(a,c)180-R1:(b,d)180-R4(采用Graffe--Sargent试剂侵蚀) Fig.8 Microstructures in the center (a,b)and surface (c,d)of the RRA treated alloys:(a,c)180-R1:(b,d)180-R4 (Graffe-Sargent rea- gent) T6态，而大多研究认为回归再时效处理后虽然会使电 在板厚向的不均匀变形，导致板材心部和表层区域的 导率较T6态明显提高，但会导致10%~15%的强度 宏观晶粒、亚结构或亚晶组织存在明显差异，特别是表 损失.-.可见本文的回归处理可保证晶内析出相 层区域含有相对较高含量的小角晶界（即存有高的位 的有效回熔，这是确保晶内再析出的必要条件.然而， 错密度).这使得表层试样在T6峰时效过程中析出一 表层试样较心部试样含有更多的亚晶或亚结构组织， 些稳定η相而降低了表层区域的时效强化效应，导致 这在一定程度上有助于回归处理过程中回熔元素的扩 表层力学性能明显低于心部.T6态表层与心部试样 散输运，成为晶界析出相粗化长大的有益因素。如此， 析出相差异在回归再时效过程中并未获得改善，继续 用于基体再时效析出的有效溶质浓度或驱动力就会降 影响回归再时效过程中晶内及晶界析出相的演变.在 低，导致晶内析出强化效果弱化，而图1也明确显示随 回归再时效处理过程中，7B50铝合金中厚板表层和心 回归温度升高，合金强度降低及电导率升高的速度均 部试样的电导率随回归温度/时间的增加而提高，表明 有被增强趋势 合金的抗应力腐蚀性能在不断提高，而合金的强度和 综上所述，T6态7B50铝合金中厚板表层与心部 延伸率却随回归温度/时间增加而呈降低趋势，使得合 的强度差异主要原因在于表层已析出一些稳定η相， 金的电导率和强度对回归温度更为敏感.兼顾板材心 弱化了时效强化效应.而在回归再时效处理过程中， 部和表层的强度、电导率使用要求及实际生产的工况 晶内和晶界析出相对回归温度更为敏感，更高的回熔 现状，最终确定的回归再时效处理工艺为：120℃/24h+ 温度在加速晶内析出相回熔的同时促进了晶界析出相 165℃/6h+120℃/24h,其在保证表层和心部高强度 的长大粗化和离散分布，从而明显改善了合金的电导 的同时，可大大改善抗应力腐蚀性能 率或抗应力腐蚀性能：随后的再时效则使晶内析出细 参考文献 小强化相而来保障合金的高强度.然而，由于厚板表 Staley J T,Liu J,Hunt W H Jr,et al.Aluminum alloys for aero- 层与心部变形差异引起的晶粒组织差异（亚晶或亚结 structures.Adv Mater Processes,1997,152 (4):17 构)使得表层区域的晶界析出相在回归过程中具有更 2]Heinz A,Haszler A,Keidel C,et al.Recent development in alu- 大的长大粗化趋势，从而降低了有效的基体强化析出 minium alloys for aerospace applications.Mater Sci Eng A,2000, 相含量，导致表层试样在回归再时效处理过程中的强 280(1):102 B] 度损失更为明显 Williams JC,Jr Starke E A.Progress in structural materials for aerospace systems.Acta Mater,2003,51(19):5775 3结论 [4]Tian FQ,Li N K,Cui JZ.Research and development of ultra high strength aluminum alloys.Light Alloy Fabr Technol,2005, 传统热轧变形生产的高强7B50铝合金中厚板存 33(12):1侯陇刚等: 基于厚向组织性能考量的 7B50 铝合金中厚板回归再时效热处理 图 8 不同回归再时效工艺处理后的心部( a，b) 、表层( c，d) 组织． ( a，c) 180--Ｒ1; ( b，d) 180--Ｒ4( 采用 Graffe--Sargent 试剂侵蚀) Fig． 8 Microstructures in the center ( a，b) and surface ( c，d) of the ＲＲA treated alloys: ( a，c) 180--Ｒ1; ( b，d) 180--Ｒ4 ( Graffe--Sargent rea￾gent) T6 态，而大多研究认为回归再时效处理后虽然会使电 导率较 T6 态明显提高，但会导致 10% ～ 15% 的强度 损失［6，10--13］． 可见本文的回归处理可保证晶内析出相 的有效回熔，这是确保晶内再析出的必要条件． 然而， 表层试样较心部试样含有更多的亚晶或亚结构组织， 这在一定程度上有助于回归处理过程中回熔元素的扩 散输运，成为晶界析出相粗化长大的有益因素． 如此， 用于基体再时效析出的有效溶质浓度或驱动力就会降 低，导致晶内析出强化效果弱化，而图 1 也明确显示随 回归温度升高，合金强度降低及电导率升高的速度均 有被增强趋势． 综上所述，T6 态 7B50 铝合金中厚板表层与心部 的强度差异主要原因在于表层已析出一些稳定 η 相， 弱化了时效强化效应． 而在回归再时效处理过程中， 晶内和晶界析出相对回归温度更为敏感，更高的回熔 温度在加速晶内析出相回熔的同时促进了晶界析出相 的长大粗化和离散分布，从而明显改善了合金的电导 率或抗应力腐蚀性能; 随后的再时效则使晶内析出细 小强化相而来保障合金的高强度． 然而，由于厚板表 层与心部变形差异引起的晶粒组织差异( 亚晶或亚结 构) 使得表层区域的晶界析出相在回归过程中具有更 大的长大粗化趋势，从而降低了有效的基体强化析出 相含量，导致表层试样在回归再时效处理过程中的强 度损失更为明显． 3 结论 传统热轧变形生产的高强 7B50 铝合金中厚板存 在板厚向的不均匀变形，导致板材心部和表层区域的 宏观晶粒、亚结构或亚晶组织存在明显差异，特别是表 层区域含有相对较高含量的小角晶界( 即存有高的位 错密度) ． 这使得表层试样在 T6 峰时效过程中析出一 些稳定 η 相而降低了表层区域的时效强化效应，导致 表层力学性能明显低于心部． T6 态表层与心部试样 析出相差异在回归再时效过程中并未获得改善，继续 影响回归再时效过程中晶内及晶界析出相的演变． 在 回归再时效处理过程中，7B50 铝合金中厚板表层和心 部试样的电导率随回归温度/时间的增加而提高，表明 合金的抗应力腐蚀性能在不断提高，而合金的强度和 延伸率却随回归温度/时间增加而呈降低趋势，使得合 金的电导率和强度对回归温度更为敏感． 兼顾板材心 部和表层的强度、电导率使用要求及实际生产的工况 现状，最终确定的回归再时效处理工艺为: 120 ℃ /24 h + 165 ℃ /6 h + 120 ℃ /24 h，其在保证表层和心部高强度 的同时，可大大改善抗应力腐蚀性能． 参 考 文 献 ［1］ Staley J T，Liu J，Hunt W H Jr，et al． Aluminum alloys for aero￾structures． Adv Mater Processes，1997，152( 4) : 17 ［2］ Heinz A，Haszler A，Keidel C，et al． Ｒecent development in alu￾minium alloys for aerospace applications． Mater Sci Eng A，2000， 280( 1) : 102 ［3］ Williams J C，Jr Starke E A． Progress in structural materials for aerospace systems． Acta Mater，2003，51( 19) : 5775 ［4］ Tian F Q，Li N K，Cui J Z． Ｒesearch and development of ultra high strength aluminum alloys． Light Alloy Fabr Technol，2005， 33( 12) : 1 · 144 ·