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 ·1579· 60 60- (a) (b) 50 50 40 30 20 20 10 10 8101214161820 801214161820 品内析出相粒径nm 品内析出相粒径nm 60 60 (c) (d) 50 40 130 20 2 68101214161820 0 2468101214161820 晶内析出相粒径nm 晶内析出相粒径nm 图2不同时效制度下7020铝合金品内析出相粒径分布图.(a)T5态：(b)T73态：(c)T514态：(d)T516态 Fig.2 Diameter distribution of intragranular precipitates of 7020 aluminum alloy under different aging treatments:(a)T5:(b)T73:(c)T514:(d)T516 发生形核、长大.与其他几种时效制度对比可知， 增大，晶界处生成了明显的无沉淀析出带，平均宽 T5I6态析出相体积分数在4种时效制度中最大， 度为63.3nm. 且析出相平均粒径明显小于传统T5、T73时效 3分析与讨论 由图2各时效态样品晶内析出相粒径分布图可 知，断续时效T5I4、T5I6态样品与传统T5、T73态 3.1时效对合金室温拉伸性能及微观组织的影响 相比，晶内析出相粒径分布范围更为集中，即析出 时效制度对材料力学性能的影响主要是通过 相之间粒径差异较小 调控材料晶内析出相的性质、数量及弥散程度等 图3为各时效制度处理后材料晶界处透射电 来使材料达到预期的性能指标.一般而言， 镜图，将各图对比可知，不同时效态样品晶界析出 Al-Zn-Mg合金的时效析出序列为：过饱和固溶 相形貌存在明显差异.由图(a)可看出，T5态样品 体(a SSSS)→GP区→n'相→n相(MgZn2)s.其 晶界处分布着细长链状)相，析出相之间间隔较 中GP区和n'相形成于时效早期，尺寸较小（约 短，呈连续分布，晶界处有明显无沉淀析出带，经 1~10nm),是铝合金主要强化相. 统计，无沉淀析出带平均宽度为89.7nm.T73态样 在断续时效130℃预时效阶段，晶内快速析 品晶界处η相为盘片状，呈断续分布形貌，与其他 出大量GP区，但因时间较短，预时效后合金基体 3种时效态样品相比晶界析出相明显更加粗大离 依然保持较高的过饱和度，所以在接下来的低温 散，无沉淀析出带平均宽度为131.6nm,明显宽于 时效阶段依然会有大量GP区从基体中脱溶析出， T5态.T5I4态样品晶界处分布着大量细密析出 与此同时，低温减缓了合金基体内Zn、Mg溶质的 相，晶界处无明显无沉淀析出带，与T5、T73态样扩散速率，从而有效控制了晶内析出相的长大速 品相比，T514态晶界析出相更为细小且数量更多， 率.因此在该阶段内，析出大量细小的GP区为合 析出相之间间距很小、分布连续密集.而与 金主要析出行为，该阶段后期，部分G区开始转 T5I4态相比，T5I6态样品品界处析出相明显更加 化为n'相，使得T514时效后晶内分布着大量尺寸 粗大、断续，呈短棒状，析出相数量减少，彼此间距 远小于传统T5态的细小n'相，如图1(c)所示.而发生形核、长大. 与其他几种时效制度对比可知， T5I6 态析出相体积分数在 4 种时效制度中最大， 且析出相平均粒径明显小于传统 T5、T73 时效. 由图 2 各时效态样品晶内析出相粒径分布图可 知，断续时效 T5I4、T5I6 态样品与传统 T5、T73 态 相比，晶内析出相粒径分布范围更为集中，即析出 相之间粒径差异较小. 图 3 为各时效制度处理后材料晶界处透射电 镜图，将各图对比可知，不同时效态样品晶界析出 相形貌存在明显差异. 由图（a）可看出，T5 态样品 晶界处分布着细长链状 η 相，析出相之间间隔较 短，呈连续分布，晶界处有明显无沉淀析出带，经 统计，无沉淀析出带平均宽度为 89.7 nm. T73 态样 品晶界处 η 相为盘片状，呈断续分布形貌，与其他 3 种时效态样品相比晶界析出相明显更加粗大离 散，无沉淀析出带平均宽度为 131.6 nm，明显宽于 T5 态. T5I4 态样品晶界处分布着大量细密析出 相，晶界处无明显无沉淀析出带，与 T5、T73 态样 品相比，T5I4 态晶界析出相更为细小且数量更多， 析出相之间间距很小 、分布连续密集 . 而 与 T5I4 态相比，T5I6 态样品晶界处析出相明显更加 粗大、断续，呈短棒状，析出相数量减少，彼此间距 增大，晶界处生成了明显的无沉淀析出带，平均宽 度为 63.3 nm. 3    分析与讨论 3.1    时效对合金室温拉伸性能及微观组织的影响 时效制度对材料力学性能的影响主要是通过 调控材料晶内析出相的性质、数量及弥散程度等 来 使 材 料 达 到 预 期 的 性 能 指 标 . 一 般 而 言 ， Al–Zn‒Mg 合金的时效析出序列为：过饱和固溶 体 （ α SSSS）→GP 区→η ’相→η 相 （MgZn2） [16] . 其 中 GP 区和 η ’相形成于时效早期，尺寸较小（约 1～10 nm），是铝合金主要强化相. 在断续时效 130 ℃ 预时效阶段，晶内快速析 出大量 GP 区，但因时间较短，预时效后合金基体 依然保持较高的过饱和度，所以在接下来的低温 时效阶段依然会有大量 GP 区从基体中脱溶析出， 与此同时，低温减缓了合金基体内 Zn、Mg 溶质的 扩散速率，从而有效控制了晶内析出相的长大速 率. 因此在该阶段内，析出大量细小的 GP 区为合 金主要析出行为，该阶段后期，部分 GP 区开始转 化为 η’相，使得 T5I4 时效后晶内分布着大量尺寸 远小于传统 T5 态的细小 η’相，如图 1（c）所示. 而 (a) (b) (c) (d) 0 0 10 20 30 40 50 60 2 4 6 8 10 晶内析出相粒径/nm 占比/% 12 14 16 18 20 0 0 10 20 30 40 50 60 2 4 6 8 10 晶内析出相粒径/nm 占比/% 12 14 16 18 20 0 0 10 20 30 40 50 60 2 4 6 8 10 晶内析出相粒径/nm 占比/% 12 14 16 18 20 0 0 10 20 30 40 50 60 2 4 6 8 10 晶内析出相粒径/nm 占比/% 12 14 16 18 20 图 2    不同时效制度下 7020 铝合金晶内析出相粒径分布图.(a) T5 态；(b) T73 态；(c) T5I4 态；(d) T5I6 态 Fig.2    Diameter distribution of intragranular precipitates of 7020 aluminum alloy under different aging treatments:(a) T5；(b) T73；(c) T5I4；(d) T5I6 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 · 1579 ·