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铝锌镁铜锆钪合金型材的组织和性能

2014-09-27王少华马志锋张显峰冯朝辉

机械工程材料 2014年6期

王少华,马志锋,刘 惠,张显峰,孙 刚,冯朝辉,李 伟,陆 政

(北京航空材料研究院,北京 100095)

0 引言

铝锌镁铜系高强铝合金具有高的强韧匹配性能、良好的热加工性能(适于轧制、挤压和锻造),是航空航天和交通领域的主要结构材料之一[1-3]。添加微量元素是提高铝合金性能的有效途径,也是新型合金发展的研究热点。1943年,美国科学家在铝锌镁铜合金中添加少量的铬元素,成功地研制出7075铝合金,成为了第一个可以应用于实际的7000系铝合金[4]。1971年,美国在7075合金的基础上调整了主元素含量,同时用元素锆代替了铬,显著降低了合金的淬火敏感性,有效细化了合金的晶粒尺寸,开发出了强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能等均较好的7050合金[5]。研究表明,铝合金中加入微量钪形成LI2型Al3Sc相的晶格常数与铝基体相近,可以有效地细化晶粒,具有强烈的时效强化效应[6]。大量研究表明[7-11],钪和锆同时加入到铝合金中形成的Al3(Sc,Zr)相是以Al3Sc相为基的置换固溶体,钪和锆相互置换,晶格类型和晶格常数变化小,在高温条件下不易长大。文献[12-14]报道,在铜质量分数超过1.5%的合金中添加钪时,合金中可能形成含铝,铜和钪的 W相(ScCu6.6~4Al5.4~8)。该相在铝熔体凝固过程中形成,且在随后的冷热加工和热处理过程中均不溶解,会影响合金的性能,不利于发挥钪的潜在优势。

铝锌镁铜锆合金是一种新的高强铝合金,该合金中锌含量较高,但是铜和镁的含量较低。因此,该合金具有较高强度,同时拥有优于同系列合金的断裂韧性和淬透性。……

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