7055铝合金应用与展望.doc

材料的力学行为课程作业  姓名：孟德安 学号：3111003036 班级：硕1005 7075铝合金研究现状与发展展望 摘要：7055铝合金是目前超高强铝合金中强度较高且断裂韧性和耐腐蚀性能较好的一种新型变形铝合金。本文概述了微量元素对7055铝合金组织和性能的影响，介绍了该合金的热处理工艺，阐述了其微观组织结构、加工性能在该合金研究中的应用。并针对7055铝合金目前存在的问题，提出了今后研究的方向。 关键词： 7055铝合金 微量元素 研究现状 展望 前言 7055铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系（7XXX系）铝合金，是该系列铝合金中最优秀的代表。Al-Zn-Mg-Cu系铝合金由于具有极高的强度，又被称为超高强铝合金，在国内也被称为超硬铝，是在Al-Zn-Mg系铝合金的基础上发展而来的。由于Al-Zn-Mg系铝合金存在严重的应力腐蚀现象，上世纪30年代至90年代期间7系列铝合金通过加入不同微量元素性能得到了极大改善20世纪90年代，美国铝业公司在7050铝合金的基础上进一步增加Zn元素的含量，开发出了7055铝合金，并于1990年申请专利。7055铝合金是新型高强铝合金中的杰出代表，广泛应用于航空航天事业，基于其优异的性能，该铝合金已成功应用于波音777和空客A380飞机，并在F-35飞机上得到采用。近年来，国内外正在大力开发强度更高、韧性及耐腐蚀性能更好的新一代7055及7x55铝合金，其中在优化合金成分、改善合金组织结构、开发新的热处理制度方面研究较多。 1 微量元素对7055铝合金组织和性能的影响 1.1 Zr对7055铝合金组织和性能的影响 Zr与Al结合形成Al3Zr，这种金属间化合物有2种结构：一种是从熔体中直接析出具有四方结构的Al3Zr，它可以显著细化合金的铸状组织；另一种是从铸锭均匀化过程中析出的具有LI2结构的球形粒子，其与基体共格，可强烈抑制热加工过程中的再结晶行为。 Zr能有效提高合金的淬透性。微量Zr增大了7055合金强度的淬火敏感性，减小了延伸率的淬火敏感性。当Zr含量大于0。1%时，这种影响较明显。含Zr合金的部分再结晶不但增加了随机大角度晶界的数量，而且导致了Al3Zr粒子失去与基体的共格性，从而增加了粗大平衡相析出的非均匀形核位置，使合金强度淬火敏感性增大。 Zr的添加细化了晶粒，是合金延伸率和淬火敏感性减小的主要原因。总之，微量的Zr可提高7055合金的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。 1.2 Ag对7055铝合金组织和性能的影响 在7055铝合金中，Ag元素能促进GP区形成，提高GP区溶解温度、相析出速率与析出相的稳定性，加快时效硬化，改善合金的耐腐蚀性能和可焊性[5]。在7055-0。2Ag铝合金的铸态组织中，沿晶界形成AlZnMgCuAg型化合物，而晶粒内部形成AlFeCuZn型化合物。在二级均匀化过程中，Al-FeCuZn化合物不能完全消除，而且在随炉冷却时成为Mg和Ag的原子阱，进而形成AlZnMgCuFeAg型化合物。Ag含量较高(大于0.5%)会导致铸造组织中非平衡结晶相增多，消耗合金元素Zn和Mg，降低合金的过饱和度，不利于合金强度的提高。 1.3 Li对7055铝合金组织和性能的影响 在不同的时效条件下，含1% Li的7055铝合金主要析出相为η′和δ′相。在120~160℃时效时，析出相长大不明显；120~150℃时，析出相的体积分数取决于GP区的回溶率和η′的形核率；160℃时，η′长大。经二级时效处理后，合金中有更加细小的析出相，体积分数更大[11]。自然时效时Li可以阻止GP区和亚稳相MgZn2的形成[12]。 1.4　Cr对7055铝合金组织和性能的影响 Cr在Al中易形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al13等金属间化合物，能够细化晶粒，阻碍再结晶的形核和长大，强化合金，改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。 2 7055铝合金的微观组织与性能 材料的组织决定其性能，对组织的控制包括3方面：(1)原始铸锭组织；(2)变形组织；(3)热处理制度的影响。7055铝合金铸态组织由基体晶粒和均匀分布的第二相颗粒组成，其中第二相主要以网状分布于晶界。在高温(350~500℃)和长时间(6~24h)均匀化处理后，α(Al)晶粒增大；第二相聚集成骨头状强化相，其主要为T(Al2Zn3Mg5)和S(Cu-MgAl2)相；合金中还存在少量MgZn2、Mg2Si、AlMnFeSi及(FeMn)Al6等相；其中还有部分沉淀相(如Al3Zr)，这些析出相的大小在20~50nm，对晶界有钉扎作用，在变形和固溶处理时阻碍晶粒的长大。这使得再结晶程度和再结晶晶粒尺寸保持恰当的平衡，从而实现强度、抗疲劳和耐腐蚀性能的理想配合。 7055铝合金