.1302· 工程科学学报.第41卷，第10期 元素（图4(a))的7056铝合金组织为条带状，同时 Zr1-x)与铝基体有着更好的共格关系，根据Zener理 在部分区域可以看到再结晶晶粒，再结晶晶粒数目约 论[四)]，当析出相和基体之间存在比较良好的共格关 占20%，说明该合金在挤压过程中发生了部分回复与 系时，析出相会对位错和亚晶界产生比较强的钉扎 再结晶.而添加了质量分数0.2%Sc元素（图4(b)的 作用，阻碍位错和亚晶界的运动，进而稳定了亚晶 7056铝合金组织为纤维状，未观察到再结晶现象 粒：阻碍了再结品的形核，提高了再结晶阻力，从而 Sc元素的加入，导致合金再结晶温度的提高， 提高了再结晶温度.A山，(Sc,Zx1-)在高温下具有更 与A山(SCZ,-)粒子有着密不可分的联系.在均匀 高的稳定性，在随后的热处理过程中同样可以钉扎 化退火及热加工的过程中，原来固溶于铝基体当中 晶界，抑制变形组织的再结晶，阻止晶粒长大，因此， 的Zr元素和Sc元素会以Al,Zr或Al,(Sc,Z1-x)等 在固溶处理和时效处理后后，添加Sc元素的合金的 次生粒子的形式析出.相比于ALZr,由于AL3(Sc. 晶粒同样也会更细小 (a) (b) 50m 50μm 图4不含Sc(a)和含Sc(b)的7056铝合金的挤压态显微组织 Fig.4 Microstructures of the extrusion 7056 aluminum alloys without scandium (a)and with scandium (b) 2.3Sc对7056铝合金力学性能的影响 200 图5给出了两种合金在T6峰时效过程中，硬度 随时间的变化曲线.可以看出不添加Sc元素的 180 7056铝合金在时效初期，合金硬度快速上升，随后 上升趋势减缓，在时效时间为16h时，达到峰值，随 三160 -7056合金 ·一7056合金+SC 后硬度值开始下降.当向合金中添加质量分数 0.2%Sc元素时，其在时效过程中，硬度变化表现出 120 相同的趋势，同样在16h达到峰值后开始下降.加 入质量分数0.2%Sc元素后，合金的硬度不但没有 100 较明显的提高，反而略有降低.未添加Sc元素的合 1015 2025 金峰值硬度为195.2HV,添加质量分数0.2%Sc 时间h 图57056铝合金在120℃时效过程中硬度变化曲线 后，峰值硬度为194.3HV. Fig.5 Hardness curves of the 7056 aluminum alloys aged at 120C 两种合金在常温下的拉伸性能见表2.可以看 加到了13.60%，提高了25.69%.由此表明，向 出，在进行固溶处理后，当添加了质量分数0.2%Sc 7056铝合金中加入0.2%Sc元素后，硬度和强度略 元素后，合金的屈服强度从465MPa下降到418 MPa,下降了10.10%；抗拉强度由638MPa下降到 有下降，但合金的塑性却有了较大幅度的提高 588MPa,下降了7.72%.在时效状态下，对比不添 表2两种合金在固溶处理及时效处理后的机械性能 加Sc元素的合金，添加Sc后屈服强度由668MPa Table 2 Mechanical properties of the alloys under solution treatment and 下降到657MPa,下降了1.64%，抗拉强度由715 aging treatment 屈服强度/ 抗拉强度/ 断后 MPa下降到693MPa,下降了2.97%.值得一提的 试样 状态 MPa MPa 伸长率/% 是，当添加Sc元素后，合金的断后伸长率有了较大 固溶态 465 638 10.12 的提高：在固溶状态下，添加Sc元素使合金的断后 时效态 668 714 10.82 伸长率由10.12%增加到11.28%，提高了11.46%： 固溶态 418 588 11.28 时效处理后，合金的断后伸长率更是从10.82%增 时效态 657 693 13.60工程科学学报,第 41 卷,第 10 期 元素(图 4(a))的 7056 铝合金组织为条带状,同时 在部分区域可以看到再结晶晶粒,再结晶晶粒数目约 占20%,说明该合金在挤压过程中发生了部分回复与 再结晶. 而添加了质量分数0郾 2%Sc 元素(图4(b))的 7056 铝合金组织为纤维状,未观察到再结晶现象. Sc 元素的加入,导致合金再结晶温度的提高, 与 Al 3 (ScxZr1 - x)粒子有着密不可分的联系. 在均匀 化退火及热加工的过程中,原来固溶于铝基体当中 的 Zr 元素和 Sc 元素会以 Al 3Zr 或 Al 3 (ScxZr1 - x)等 次生粒子的形式析出. 相比于 Al 3 Zr,由于 Al 3 ( Scx Zr1 - x)与铝基体有着更好的共格关系,根据 Zener 理 论[22] ,当析出相和基体之间存在比较良好的共格关 系时,析出相会对位错和亚晶界产生比较强的钉扎 作用,阻碍位错和亚晶界的运动,进而稳定了亚晶 粒;阻碍了再结晶的形核,提高了再结晶阻力,从而 提高了再结晶温度. Al 3 (ScxZr1 - x)在高温下具有更 高的稳定性,在随后的热处理过程中同样可以钉扎 晶界,抑制变形组织的再结晶,阻止晶粒长大,因此, 在固溶处理和时效处理后后,添加 Sc 元素的合金的 晶粒同样也会更细小. 图 4 不含 Sc(a)和含 Sc(b)的 7056 铝合金的挤压态显微组织 Fig. 4 Microstructures of the extrusion 7056 aluminum alloys without scandium (a) and with scandium (b) 2郾 3 Sc 对 7056 铝合金力学性能的影响 图 5 给出了两种合金在 T6 峰时效过程中,硬度 随时间的变化曲线. 可以看出不添加 Sc 元素的 7056 铝合金在时效初期,合金硬度快速上升,随后 上升趋势减缓,在时效时间为 16 h 时,达到峰值,随 后硬度值开始下降. 当向合金中添加质量分数 0郾 2% Sc 元素时,其在时效过程中,硬度变化表现出 相同的趋势,同样在 16 h 达到峰值后开始下降. 加 入质量分数 0郾 2% Sc 元素后,合金的硬度不但没有 较明显的提高,反而略有降低. 未添加 Sc 元素的合 金峰值硬度为 195郾 2 HV,添加质量分数 0郾 2% Sc 后,峰值硬度为 194郾 3 HV. 两种合金在常温下的拉伸性能见表 2. 可以看 出,在进行固溶处理后,当添加了质量分数 0郾 2% Sc 元素后,合金的屈服强度从 465 MPa 下降到 418 MPa,下降了 10郾 10% ;抗拉强度由 638 MPa 下降到 588 MPa,下降了 7郾 72% . 在时效状态下,对比不添 加 Sc 元素的合金,添加 Sc 后屈服强度由 668 MPa 下降到 657 MPa,下降了 1郾 64% ,抗拉强度由 715 MPa 下降到 693 MPa,下降了 2郾 97% . 值得一提的 是,当添加 Sc 元素后,合金的断后伸长率有了较大 的提高:在固溶状态下,添加 Sc 元素使合金的断后 伸长率由 10郾 12% 增加到 11郾 28% ,提高了 11郾 46% ; 时效处理后,合金的断后伸长率更是从 10郾 82% 增 图 5 7056 铝合金在 120 益时效过程中硬度变化曲线 Fig. 5 Hardness curves of the 7056 aluminum alloys aged at 120 益 加到了 13郾 60% , 提 高 了 25郾 69% . 由 此 表 明, 向 7056 铝合金中加入 0郾 2% Sc 元素后,硬度和强度略 有下降,但合金的塑性却有了较大幅度的提高. 表 2 两种合金在固溶处理及时效处理后的机械性能 Table 2 Mechanical properties of the alloys under solution treatment and aging treatment 试样 状态 屈服强度/ MPa 抗拉强度/ MPa 断后 伸长率/ % 1 固溶态 465 638 10郾 12 时效态 668 714 10郾 82 2 固溶态 418 588 11郾 28 时效态 657 693 13郾 60 ·1302·