韩 逸, 李 炼 邓桢桢 乐永康 张新明

(1. 苏州有色金属研究院 材料工艺研究所, 苏州 215026; 2. 中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083)

热力学计算优化Al-Zn-Mg-Cu合金成分

韩 逸1,2, 李 炼1, 邓桢桢1, 乐永康1, 张新明2

(1. 苏州有色金属研究院 材料工艺研究所, 苏州 215026; 2. 中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083)

利用Jmat-Pro热力学相图计算软件模拟Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固路径以及该合金中MgZn2、Al2CuMg、Al2Cu和Al2Mg3Zn3相生成数量和生成温度随Zn、Mg和Cu含量变化的关系曲线；分析实验合金的微观组织。检测结果与热力学计算结果一致。热力学计算结果表明，在7150合金的成分优化过程中，当Zn、Mg和Cu元素的质量分数分别为6.4%～6.9%、2.3%～2.5%和2.0%～2.2%时，合金凝固组织中MgZn2相的生成数量可达4.5%～6.0%，同时，Al2CuMg相的生成数量可控制在0.5%以下。

Al-Zn-Mg-Cu合金；热力学计算；成分优化；微观组织

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金由于具有密度低、强度高、加工性能优良、耐久及经济等优点，在航空航天、船舶、核工业及兵器工业等领域获得广泛的应用[1−2]。近几十年来，国内外学者对Al-Zn-Mg-Cu系合金的成分设计及其沉淀相微观结构与性能的关系等方面进行了大量的研究。在7075合金的基础上，通过调整主合金元素含量、降低杂质元素含量、添加微量元素Zr等方法相继开发了7050、7150、7055和7085等一系列综合性能优异的超高强铝合金[3−6]。通过控制T相(Al2Mg3Zn3)、S相(Al2CuMg)和θ相(Al2Cu) 的数量，进一步降低Fe和Si杂质的含量，使合金在具有较高强度的同时，抗应力腐蚀性能、断裂韧性及疲劳强度均获得大幅度的提高。然而，在上述合金开发中，主要采取“试错”模式进行，材料的研发周期较长，研究费用也较高。……