高Zn鋁合金峰值時效工藝的研究

鄭曉靜

【摘 要】高Zn鋁合金構件由于尺寸大，合金含量高，時效處理時易時效不充分或過時效，本文通過制定一系列單級時效試驗方案，對不同單級時效工藝下高Zn鋁合金力學性能和顯微組織的分析比較，得到一個較適宜單級時效處理制度。

【關鍵詞】高Zn鋁合金；固溶；時效

Al-Zn-Mg-Cu-合金是一種典型的時效強化合金。時效是過飽和固溶體分解和強化相沉淀析出的過程，通過從過飽和固溶體中析出沉淀相以達到對合金基體的強化作用。合金中Zn含量提高，時效時間及溫度對析出相的類型、數量、大小和分布影響敏感性增加，最終影響合金的性能。

1 試驗材料及試驗方案

1.1 實驗材料

本實驗研制的合金，其中Zn含量達到13%左右。

1.2 試驗方案

本文合金固溶制度選取480℃×2h，時效制度共8各方案，溫度120℃，時間12h、24h溫度140℃，時間12h、24、溫度160℃，時間12h、24h。

2 試驗結果及分析

2.1 力學性能

120℃溫度下的合金抗拉強度隨時效隨時間的延長抗拉強度逐漸增大，120℃下24h力學性能和140℃溫度下12h抗拉強度變化不大，數值均穩定在750MPa～770MPa，140℃下24h隨著時效時間的延長，抗拉強度明顯下降，溫度達到160℃時，力學性能延伸率均下降明顯。

2.2 單級時效工藝對新合金顯微組織的影響

由圖1可以看出，各時效制度下的微觀組織差別不大，為未再結晶纖維組織和部分再結晶組織的混合組織，說明試驗所選的溫度點都在峰值時效的溫度范圍內，只有當時效溫度升高到160℃時，再結晶晶粒有增多趨勢，說明合金有出現過時效現象的傾向。

2.3 單級時效工藝對新合金析出行為的影響

從合金時效后晶界沉淀相的TEM圖可以看出，120℃×24h處理后，合金晶界上的沉淀相呈斷續分布，沉淀相尺寸大小不一，尺寸為30nm～50nm，但未觀察到明顯的無沉淀析出帶。140℃×12h處理后，沉淀相分布與120℃×24h相似，尺寸為5～10nm。160℃×12h處理后，尺寸較140℃時效時明顯增大，尺寸在100nm左右，晶界出現了無沉淀析出帶，但寬度較窄，因此140℃×12h優于120℃×24h工藝。

3 結論

本文主要通過力學性能測試、金相組織分析以及透射電鏡圖像觀察，對新合金的單級時效制度進行研究，得出結論如下：

（1）高Zn合金較適宜的單級時效制度為140℃×12h配合480℃×2h固溶，室溫水淬，熱處理后，合金的抗拉強度可達到750MPa～770MPa，伸長率8～10%。

（2）高Zn合金在480℃×2h固溶，室溫水淬，140℃×12h時效熱處理后，晶內主要沉淀相為η'相，在﹤011﹥Al帶軸下觀察，形貌為短棒狀，長度約為5～10nm，晶界無明顯無沉淀析出帶。

[責任編輯：湯靜]