·1576 工程科学学报，第41卷，第12期 T5 and T514 tempers.Volume fraction(8.8%)and average particle diameter(2.0 nm)of intragranular precipitates of T514 temper has the minimum value among the four aging treatments,and there are large numbers of fine precipitates distributed continuously at grain boundaries.In the T516 temper,the number of intragranular precipitates increase significantly,and the volume fraction of intragranular precipitates is 24.6%,larger than that of the other three aging treatments.In addition,the average particle diameter (4.1 nm)of the intragranular precipitates of the T516 temper is larger than that of the T514 temper,but is still smaller than that of the T5 and T73 tempers.Precipitates at the grain boundaries of the T516 temper are unevenly distributed,and significantly larger than those of the T514 temper. KEY WORDS Al-Zn-Mg alloy;interrupted aging;stress corrosion resistance;microstructure;tensile property Al-Zn-Mg系合金属于热处理可强化合金，由 T5I64种不同时效制度对合金力学性能、抗应力 于其质量轻，强度高，耐腐蚀性好，热加工性和焊 腐蚀性能及其微观组织的影响 接性优异，被大范围应用于高速列车及航空航天 1实验材料与方法 领域.但该合金存在应力腐蚀开裂现象，对构件在 服役过程中的可靠性和安全性造成了较大影响 实验所用材料为高速列车制造业常用的7020 因此，对Al-Zn-Mg合金的应力腐蚀机理以及如 铝合金空心挤压型材，壁厚10mm,其主要化学成 何改善抗应力腐蚀性能的研究一直以来都是科研 分见表1.型材经热挤压及在线淬火后分别采用 人员研究热点之一- 4种时效工艺对材料进行处理.所采用具体时效工 研究表明，时效工艺对Al-Zn-Mg合金抗应 艺参数见表2 力腐蚀性能的影响十分显著，例如文献报道，通 过T6(峰值时效)处理使材料得到良好的力学性 表1实验所用7020铝合金化学成分（质量分数） 能，然而，材料晶界处的连续析出相使抗应力腐蚀 Table 1 Chemical composition of the investigated 7020 性能变差；而通过T73(双级过时效)处理可使材料 aluminum alloy % 获得较好的抗应力腐蚀性能，但材料在力学性能 Zn Mg Mn Cr Zr Cu Fe Si Ti Al 方面有所下降，由此可见，A1-Zn-Mg合金力学性 4.421.190.290.190.130.120.110.070.05余量 能与抗应力腐蚀性能间的平衡问题仍尚未得到解 决近年来，由Lumley与Polmearo和王志发等 表2实验采用时效制度具体参数 发明的T66断续时效制度因其能够大幅提升材料 Table 2 Specific parameters of aging treatment process of samples 强度及断裂韧性而被逐渐大规模应用，随后陈宇 时效制度 具体时效温度及时长 强等2对该时效制度进行简化并发明了T64断 T5 120℃/96h 续时效制度，显著减少了高温人工时效时间，同时 T73 90℃/12h+169℃/12h 能够得到与T66时效制度类似的效果.目前关于 T514 130℃/2h+65℃/168h 断续时效对材料抗应力腐蚀性能影响的研究相对 T516 130℃/2h+65℃/168h+130℃/42h 较少，且仍存在许多争议，例如：韩念梅等]使用 T614工艺处理7050铝合金，通过延长断续时效的 室温拉伸性能测试参考国标GBT228.1一 保温时间的方法使合金处于过时效状态，合金强 2010《金属拉伸试样实验标准》制样并展开实验， 度有所降低，但断裂韧性大幅提升；邬沛卿采 试样沿型材挤压方向用线切割切取，其平行区工 用T6I6工艺处理7N01铝合金使其力学性能大幅 作段长度44mm,宽度12.5mm,厚度为3mm.室 提高，但其抗应力腐蚀性能相对较弱，与T6态相 温拉伸性能测试在DDL-1O0电子万能试验机上进 当：而在Rout等的研究中，T66时效处理后的 行，拉伸速率为2 mm:min,每种时效制度取3个 7150铝合金抗应力腐蚀性能较T6态相比有所提 平行样的有效数据平均值，作为该时效制度的性 升，但依然较差.因此，研究断续时效对A1-Zn-Mg 能测试结果 合金抗应力腐蚀性能的影响具有重要意义.本文 慢应变速率拉伸应力腐蚀实验按照国标GBT 以轨道交通领域广泛使用的7020铝合金为研究对 15970.7一2000《金属和合金的腐蚀一应力腐蚀试 象，采用室温拉伸、慢应变速率拉伸应力腐蚀及透 验》及航标HB7235一1995《慢应变速率应力腐蚀 射电镜等方法，研究T5、T73及断续时效T514、 试验方法》要求，使用线切割沿型材的挤压方向取T5 and T5I4 tempers. Volume fraction (8.8%) and average particle diameter (2.0 nm) of intragranular precipitates of T5I4 temper has the minimum  value  among  the  four  aging  treatments,  and  there  are  large  numbers  of  fine  precipitates  distributed  continuously  at  grain boundaries. In the T5I6 temper, the number of intragranular precipitates increase significantly, and the volume fraction of intragranular precipitates  is  24.6%,  larger  than  that  of  the  other  three  aging  treatments.  In  addition,  the  average  particle  diameter  (4.1  nm)  of  the intragranular  precipitates  of  the  T5I6  temper  is  larger  than  that  of  the  T5I4  temper,  but  is  still  smaller  than  that  of  the  T5  and  T73 tempers. Precipitates at the grain boundaries of the T5I6 temper are unevenly distributed, and significantly larger than those of the T5I4 temper. KEY WORDS    Al–Zn‒Mg alloy；interrupted aging；stress corrosion resistance；microstructure；tensile property Al–Zn‒Mg 系合金属于热处理可强化合金，由 于其质量轻，强度高，耐腐蚀性好，热加工性和焊 接性优异，被大范围应用于高速列车及航空航天 领域. 但该合金存在应力腐蚀开裂现象，对构件在 服役过程中的可靠性和安全性造成了较大影响. 因此，对 Al–Zn‒Mg 合金的应力腐蚀机理以及如 何改善抗应力腐蚀性能的研究一直以来都是科研 人员研究热点之一[1−4] . 研究表明，时效工艺对 Al–Zn‒Mg 合金抗应 力腐蚀性能的影响十分显著，例如文献报道[5−8] ，通 过 T6（峰值时效）处理使材料得到良好的力学性 能，然而，材料晶界处的连续析出相使抗应力腐蚀 性能变差；而通过 T73（双级过时效）处理可使材料 获得较好的抗应力腐蚀性能，但材料在力学性能 方面有所下降，由此可见，Al–Zn‒Mg 合金力学性 能与抗应力腐蚀性能间的平衡问题仍尚未得到解 决[9] . 近年来，由 Lumley 与 Polmear[10] 和王志发等[11] 发明的 T6I6 断续时效制度因其能够大幅提升材料 强度及断裂韧性而被逐渐大规模应用，随后陈宇 强等[12] 对该时效制度进行简化并发明了 T6I4 断 续时效制度，显著减少了高温人工时效时间，同时 能够得到与 T6I6 时效制度类似的效果. 目前关于 断续时效对材料抗应力腐蚀性能影响的研究相对 较少，且仍存在许多争议，例如：韩念梅等[13] 使用 T6I4 工艺处理 7050 铝合金，通过延长断续时效的 保温时间的方法使合金处于过时效状态，合金强 度有所降低，但断裂韧性大幅提升；邬沛卿[14] 采 用 T6I6 工艺处理 7N01 铝合金使其力学性能大幅 提高，但其抗应力腐蚀性能相对较弱，与 T6 态相 当；而在 Rout 等[15] 的研究中，T6I6 时效处理后的 7150 铝合金抗应力腐蚀性能较 T6 态相比有所提 升，但依然较差. 因此，研究断续时效对 Al–Zn‒Mg 合金抗应力腐蚀性能的影响具有重要意义. 本文 以轨道交通领域广泛使用的 7020 铝合金为研究对 象，采用室温拉伸、慢应变速率拉伸应力腐蚀及透 射电镜等方法 ，研 究 T5、 T73 及断续时 效 T5I4、 T5I6 4 种不同时效制度对合金力学性能、抗应力 腐蚀性能及其微观组织的影响. 1    实验材料与方法 实验所用材料为高速列车制造业常用的 7020 铝合金空心挤压型材，壁厚 10 mm，其主要化学成 分见表 1. 型材经热挤压及在线淬火后分别采用 4 种时效工艺对材料进行处理，所采用具体时效工 艺参数见表 2. 室温拉伸性能测试参考国标 GBT 228.1— 2010《金属拉伸试样实验标准》制样并展开实验， 试样沿型材挤压方向用线切割切取，其平行区工 作段长度 44 mm，宽度 12.5 mm，厚度为 3 mm. 室 温拉伸性能测试在 DDL-100 电子万能试验机上进 行，拉伸速率为 2 mm·min−1，每种时效制度取 3 个 平行样的有效数据平均值，作为该时效制度的性 能测试结果. 慢应变速率拉伸应力腐蚀实验按照国标 GBT 15970.7—2000《金属和合金的腐蚀—应力腐蚀试 验》及航标 HB7235—1995《慢应变速率应力腐蚀 试验方法》要求，使用线切割沿型材的挤压方向取 表 1    实验所用 7020 铝合金化学成分（质量分数） Table 1    Chemical composition of the investigated 7020 aluminum alloy % Zn Mg Mn Cr Zr Cu Fe Si Ti Al 4.42 1.19 0.29 0.19 0.13 0.12 0.11 0.07 0.05 余量 表 2    实验采用时效制度具体参数 Table 2    Specific parameters of aging treatment process of samples 时效制度 具体时效温度及时长 T5 120 ℃/96 h T73 90 ℃/12 h+169 ℃/12 h T5I4 130 ℃/2 h+65 ℃/168 h T5I6 130 ℃/2 h+65 ℃/168 h+130 ℃/42 h · 1576 · 工程科学学报，第 41 卷，第 12 期