【摘 要】
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Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金由于其具有较高的强度与较优的韧性等优点受到广泛关注,在航空及航天领域得到较大程度应用。而且,稀土元素的添加对Al-Zn-Mg-Cu系的性能提升起到了关键性的作用,可改善合金组织并提高力学性能。为了在能够获得更优异的性能同时降低生产成本,Sc和Zr的复合添加作为一种优异的解决方案被广泛应用于铝合金生产中,Sc和Zr元素联合生成纳米级的Al3（Sc,Zr）粒子对合金组
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Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金由于其具有较高的强度与较优的韧性等优点受到广泛关注,在航空及航天领域得到较大程度应用。而且,稀土元素的添加对Al-Zn-Mg-Cu系的性能提升起到了关键性的作用,可改善合金组织并提高力学性能。为了在能够获得更优异的性能同时降低生产成本,Sc和Zr的复合添加作为一种优异的解决方案被广泛应用于铝合金生产中,Sc和Zr元素联合生成纳米级的Al3（Sc,Zr）粒子对合金组织的细化并使得合金保持更高的强度展现出优异的作用。同时,Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金作为典型的时效强化类合金,其时效过程中的析出顺序为:超饱和固溶体（SSS）→GP区→亚稳态相η’→稳态相η（MgZn2）。在固溶阶段,合金粗大的残余相经溶解固溶入基体的程度影响了合金的时效强化效果。同时,粗大未溶的残余相粒子也会降低合金的力学性能,粗大的残余相粒子会成为合金显微裂纹萌生与传播的源头,削弱合金的耐疲劳性和断裂性能。具体的研究内容包括:（1）Sc、Zr元素的添加对Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的合金组织产生的影响;（2）固溶温度和固溶时间对Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金组织和性能的影响。研究结果表明:（1）Sc、Zr元素的添加可以显著提高Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材的再结晶温度。未添加Sc、Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金在退火温度为400℃时,发生了轻微再结晶;当退火温度为420℃时,发生了完全再结晶。添加Sc、Zr元素的Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材的再结晶温度均高于480℃。经500℃、1h退火后,0.05Sc+0.15Zr合金的挤压组织发了轻微再结晶;经500℃、1h退火后添加0.10Sc+0.15Zr合金的挤压组织发生了部分再结晶。（2）三种Al-Zn-Mg-Cu合金的挤压棒材在经过不同温度退火后,三种合金挤压棒材的硬度值的变化趋势大致相似。在25℃至300℃阶段,三种合金的硬度值均明显下降。在350℃至480℃阶段,三种合金硬度值随退火温度的上升而增大。在480℃至550℃阶段,三种合金的硬度值随退火温度的增加而明显下降。（3）含Sc、Zr元素的Al-Zn-Mg-Cu合金挤压组织的基体中具有尺寸细小且弥散分布的A13（Sc,Zr）粒子,对位错和晶界起到钉扎作用,使得合金的再结晶温度有大幅度的提升。（4）当固溶时间为1h,固溶温度在440℃至470℃内变化时,三种合金的残余相占基体面积比均随固溶温度的升高而减小,残余相的溶解率随固溶温度的升高而具有明显的提升,含0.05Sc+0.15Zr的合金分别由经过440℃×1h的5.09%,450℃×1h的4.68%,460℃×1h的3.91%,直至470℃×1h的固溶处理后达到最低,仅为2.49%。当固溶温度为470℃,固溶时间在1h至8h变化时,合金的残余相占基体面积比未随保温时间的延长而发生明显变化。（5）Sc、Zr的添加可以显著提高固溶时效后合金的屈服强度和抗拉强度。合金经过470℃×1h+120℃×24h的热处理后,未添加Zr、Sc合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为628.16Mpa、547.59Mpa、15.8%;添加0.10Sc+0.15Zr合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为766.06Mpa、743.39Mpa、9.2%。（6）当固溶时间为1小时,固溶温度在440℃至470℃变化时,三种合金的屈服强度和抗拉强度变化趋势一致,均随温度的增长而逐渐升高,均在470℃时达到最高,而延伸率随温度的提高而降低均在470℃达到最低。（7）当固溶温度为470℃,保温时间在1-8小时变化时,经120℃×24h时效后合金的屈服强度和抗拉强度均随着固溶处理保温时间的增加先降低后趋于平缓,经1小时固溶后合金的强度值均达到最高。
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