D0I:10.13374/j.issn1001053x.2004.05.013 第26卷第5期 北京科技大学学报 VoL.26 No.5 2004年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2004 喷射成形超高强度A-Zn-Mg-Cu 合金的固溶处理 郝广瑞》王洪斌”黄进峰》杨滨》张永安) 熊柏青2)张济山》 1)北京科技大学新金属材料重点实验室，北京1000832)北京有色金属研究总院，北京100088 摘要研究了单级固溶和双级固溶热处理工艺对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金力学性能 的影响.应用光学显微镜、扫描电镜与透射电镜对显傲组织和第二相颗粒的固溶及沉淀析出 状况做了进一步的研究.结果表明：双级固溶时效和单级固溶时效处理制度相比，前者得到 的组织和力学性能较为理想：双级固溶处理综合了低温单级固溶和高温单级固溶的优点，即 再结晶晶粒尺寸较小，同时回溶颗粒较多，时效后的组织也较理想，采用双级固溶处理 (450℃3h+480℃3h)和T6时效处理后，合金的抗拉强度和屈服强度分别达到806MPa和797 MPa,延伸率达到7.5%. 关键词喷射成形：超高强铝合金：固溶处理：力学性能：显微组织 分类号TG146.2;TF124.391;TG156.9 7000系铝合金是一种高强高韧铝合金材料， 1实验方法 广泛用于航空航天工业中重要零部件的制造.利 用喷射成形技术制备7000系铝合金，突破了传统 本实验所用材料为7000系铝合金，其合金成 工艺制备过程中8%的Zn含量的限制，提高了各 分（质量成分）为：Zn,12.40%;Mg,2.68%;Cu, 种合金元素的过饱和度，有利于获得更好的力学 2.40%;Zr,0.22%;A1少量.其Zn含量高于传统 性能. 7000系铝合金.喷射成形技术制得的沉积坯件， 喷射成形工艺制得的铝合金经热挤压、热处 经热挤压（挤压比24：1）得圆形棒材，然后分别 理等加工工艺后，得到最终产品或样品，其中的 在棒材上截取高约10mm,100mm的样品，进行 热处理工艺对铝合金最终力学性能的提高有重 固溶处理和时效处理后，观察其组织和测试力学 要影响.热处理工艺分固溶处理和时效处理两部 性能. 分，固溶处理主要研究如何选择固溶温度和固溶 喷射成形制坯实验采用的具体工艺参数为： 时间，使第二相粒子尽可能多的溶于基体，而不 合金融体过热度100-120℃，雾化气体压力为 发生再结晶和晶粒长大：时效处理主要研究如何 0.5-0.65MPa,喷射沉积温度为770℃，气液比为 确定时效温度和时效时间，以得到尽可能多的高 3.39.热挤压实验是在8MN热挤压机上进行的. 强度的析出物和使析出物尺寸一致，分布均匀， 实验最终选用的热挤压工艺参数为：挤压温度 目前，有关喷射成形超高强度铝合金1（特别是 420℃，挤压速度0.17-0.23m/mim,挤压比24：1. Zn含量在9%以上的铝合金)热处理工艺的研究 实验用合金分三组：第一组为挤压态样品：第二 并不多.本文初步探索了单级和双级固溶处理制 组为挤压后作单级固溶处理和时效后的合金，即 度对高Zn含量喷射成形A-Zn-Mg-Cu合金组织 在480℃保温3h,水淬，然后120℃时效24h:第三 和性能的影响，并分析了其力学性能和微观组织 组为挤压后作双级固溶处理和时效后的合金，即 的关系. 在450℃保温3h,然后迅速升温至480℃，保温3 h,水淬，然后120℃时效24h.上述试样在光学显 收稿日期2003-1202郝广瑞女，23岁，硕士 *国家“863”新材料领域重点项目0No.2001AA332030) 微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)第 卷 第 期 ‘ 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 恤 ‘ 。 喷射成形超高强度 合金 的固溶处理 郝广瑞 ” 王 洪 斌 ” 黄进峰 ” 杨 滨 ‘， 张永安 ” 熊柏 青” 张 济 山 ” 北京科技大学新 金属材料重 点 实验 室 ， 北 京 北京 有色 金属研 究 总 院 ， 北 京 摘 要 研 究 了单 级 固溶和 双 级 固溶热 处 理 工 艺对 喷射成 形 一 铝 合 金力学 性 能 的影 响 应 用 光 学显 微镜 、 扫 描 电镜 与透射 电镜 对 显 微 组 织和 第 二 相 颗 粒 的 固溶 及 沉 淀 析 出 状况 做 了进 一 步 的研 究 结果 表 明 双 级 固溶时效 和 单 级 固溶时效处 理 制度 相 比 ， 前者 得到 的组 织和 力 学性 能较 为理 想 双 级 固溶处 理 综 合 了低 温 单级 固溶和 高温 单级 固溶 的优 点 ， 即 再 结 晶 晶 粒 尺 寸 较 小 ， 同 时 回溶颗 粒 较 多 时 效 后 的组 织 也 较 理 想 采 用 双 级 固溶 处 理 ℃ 十 ℃ 和 时效处 理 后 ， 合 金 的抗 拉强度和 屈 服 强度 分 别达到 和 ， 延 伸率达 到 关键 词 喷射成 形 超高 强铝 合 金 固溶 处 理 力学性 能 显 微组 织 分 类号 系 铝 合 金 是 一种 高 强 高韧 铝 合金 材料 ， 广 泛 用 于 航 空航 天 工 业 中重 要 零 部件 的制造 利 用 喷射成 形技 术制 备 系铝合 金 ， 突破 了传统 工 艺制 备 过 程 中 的 含量 的 限制 ， 提 高 了各 种 合 金 元 素 的过饱和 度 ， 有利于 获得 更好 的力学 性 能 喷射 成 形 工 艺制 得 的铝 合 金 经 热挤 压 、 热 处 理 等加 工 工 艺后 ， 得 到 最 终产 品 或 样 品 ， 其 中 的 热 处 理 工 艺 对 铝 合 金 最 终 力 学性 能 的提 高有 重 要 影 响 热 处 理 工 艺分 固溶 处理 和 时效 处理 两 部 分 固溶 处 理 主 要研 究 如何选 择 固溶温度和 固溶 时 间 ， 使 第 二 相 粒 子 尽 可 能 多 的溶 于 基 体 ， 而 不 发 生再 结 晶和 晶粒长 大 时效 处理 主 要研 究如 何 确 定 时效温 度和 时效 时 间 ， 以得 到尽 可 能 多的高 强度 的析 出物 和 使 析 出物尺 寸 一 致 ， 分 布 均匀 目前 ， 有 关 喷射 成 形 超 高 强度 铝 合 金 ‘一 特 别 是 含 量 在 以上 的铝 合 金 热 处 理 工 艺 的研 究 并不 多 本 文初 步探索 了单 级和 双 级 固溶处理 制 度对 高 含 量 喷射 成 形 ， 合 金 组 织 和性 能 的影 响 ， 并分析 了其 力学性 能和微观 组织 的关 系 收稿 日期 一 刁 郝广 瑞 女 ， 岁 ， 硕 士 国 家 “ 新材料领域 重 点项 目 实验 方 法 本 实验 所 用 材料 为 系铝 合 金 ， 其合 金成 分 质 量 成 分 为 ， ， ， ， 少 量 其 含量 高于传 统 系 铝 合 金 喷射 成 形 技 术制 得 的沉 积坯 件 ， 经 热 挤压 挤压 比 得 圆形 棒材 ， 然 后 分 别 在棒材 上 截 取 高约 ， 幻。 的样 品 ， 进 行 固溶 处理和 时效处 理后 ， 观 察其 组织和 测试 力学 性 能 喷射成 形制坯 实验 采用 的具 体 工 艺参 数 为 合 金 融 体 过 热 度 一 ℃ ， 雾 化 气 体 压 力 为 一 ， 喷射 沉 积温 度 为 ℃ ， 气 液 比为 ， 热 挤 压 实 验 是 在 热 挤压 机 上 进行 的 实 验 最 终选 用 的热 挤 压 工 艺 参 数 为 挤 压 温 度 ， ， 挤 压速度 一 订 ， 挤 压 比 实验用 合 金 分三 组 第 一 组 为挤 压 态样 品 第 二 组 为挤压 后作 单 级 固溶处 理和 时效后 的合金 ， 即 在 ℃ 保温 ， 水 淬 ， 然 后 ℃ 时效 第三 组 为挤 压 后作 双 级 固溶 处 理和 时效后 的合 金 ， 即 在 ℃ 保温 ， 然 后 迅速 升 温 至 ℃ ， 保 温 ， 水淬 ， 然后 ℃ 时效 上述 试 样 在光 学 显 微 镜 、 扫 描 电镜 和 透 射 电镜 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．05．013