超高強(qiáng)鋁合金自50年代末期問世以來，由于存在嚴(yán)重的缺口敏感和應(yīng)力腐蝕等問題，始終未在航空工業(yè)上應(yīng)用。但隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展，對結(jié)構(gòu)材料提出越來越高的要求，高強(qiáng)、耐蝕和減重是鋁合金用材的發(fā)展方向。90年代，美國Alcoa鋁業(yè)公司利用合金高純化和新熱處理技術(shù)，研制出性能優(yōu)異的超高強(qiáng)鋁合金7055T77，并成功地用于B777飛機(jī)結(jié)構(gòu)受力件。掀起了超高強(qiáng)鋁合金研究和應(yīng)用的高潮。資料分析表明，T77專利熱處理技術(shù)實質(zhì)上是一種DSA（Desaturation Ageing）緩飽和再時效工藝。  

 

2　材料制備與性能測試 

2.1　材料制備 

　　本研究合金的名義化學(xué)成分為：7.81%Zn，2.16%Mg，2.26%Cu，0.13%Zr，0.03%Ti。制造工序為半連續(xù)鑄錠（?φ50mm）→鑄錠均勻化→擠壓（φ12mm棒）→固溶處理→多級時效。 

2.2　性能測試和組織分析 

　　選擇470℃、480℃、490℃和500℃進(jìn)行過燒試驗，采用金相法測定合金過燒溫度。拉伸性能按HB5143－80試驗方法測定，應(yīng)力腐蝕按HB5254－83試驗方法測定。用H－800型透射電鏡對合金的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。 

 

3 實驗結(jié)果 

3.1　固溶處理溫度確定 

　　為確定合金固溶處理溫度，首先需測定其過燒溫度。從圖1金相組織看出鑄錠480℃有輕微過燒，確定為480℃過燒溫度，相應(yīng)的擠壓棒材的固溶處理溫度為470℃。 

 

3.2　單級時效時間對電導(dǎo)率的影響 

　　隨著時效時間的變化，電導(dǎo)率有一最低點，時間對應(yīng)約為16h，根據(jù)電導(dǎo)率與強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，此點對應(yīng)強(qiáng)度最大值（T6狀態(tài)），表1中拉伸性能測試結(jié)果也表明了這一點。電導(dǎo)率隨后升高趨于平緩，考慮電導(dǎo)率與抗蝕性能的對應(yīng)關(guān)系，選擇120℃/24h為DSA工藝中T6′制度。 

 

3.3　DSA處理對維氏硬度和電導(dǎo)率的影響 

　　DSA工藝（T6′＋DS＋T6′）中，緩飽和處理（DS）溫度在170～190℃變化時的顯微硬度性能示于圖3。如圖所示，溫度較低（170℃），緩飽和處理后的硬度呈先升高隨后緩慢下降的趨勢；而隨著溫度升高（180℃，190℃），硬度呈下降趨勢，溫度愈高，下降速度愈快。再時效處理后，硬度均高出緩飽和處理時的硬度，但隨著溫度的提高，硬度提高幅度減小。 

    本研究不同的緩飽和與再時效處理的電導(dǎo)率變化趨勢相同，即隨緩飽和時間延長，電導(dǎo)率升高，且溫度越高，電導(dǎo)率升高幅度越大。圖4示出170℃緩飽和及再時效處理時的電導(dǎo)率變化。 

 

3.4　雙級時效對硬度（HV）和電導(dǎo)率的影響 

　　選第一級時效溫度為120℃，其時效時間與155℃和165℃第二級時效的顯微硬度性能示于圖5。如圖所示，第一級時效的時間對第二級時效的顯微硬度影響不大，155℃不同時間時效的硬度均高于165℃時效的硬度，155℃/9h和155℃/12h時效的硬度高于155℃/15h。155℃不同時間時效的電導(dǎo)率性能示于圖6。如圖所示，第一級時效時間對電導(dǎo)率的影響不大，第二級時效隨時效時間增加，電導(dǎo)率增大。 

 

3.5　DSA和雙級時效對室溫拉伸和抗應(yīng)力腐蝕性能的影響 

    緩飽和處理溫度在170～190℃變化時和雙級時效時的室溫拉伸和抗應(yīng)力腐蝕性能。DSA處理后，屈服強(qiáng)度又恢復(fù)到了T6狀態(tài)水平，而抗應(yīng)力腐蝕性能大大提高。雙級時效處理相對DSA處理，抗蝕性能相當(dāng)，室溫拉伸性能降低。 

4　結(jié)果分析和討論 

　　按照DSA時效工藝?yán)碚?，第一階段強(qiáng)度應(yīng)明顯低于峰值時效強(qiáng)度，只是使合金元素集中形成細(xì)的島分布；第二階段較高溫度時效時，使已形成的島穩(wěn)定化，在晶界上元素向島集中從而減小晶界和晶內(nèi)的電位差，提高抗腐蝕性能，反映出的顯微組織特征為晶界相粗化，間距加大,另一方面，在高溫加熱下可能使晶內(nèi)析出新相，即所謂二次硬化，提高合金強(qiáng)度；第三階段時效，利用殘余過飽和度提高強(qiáng)度，而晶界有利相分布保留下來。圖7b顯示出170℃緩飽和再時效的組織特征，相對峰值時效組織晶界析出相尺寸明顯不同，而晶內(nèi)組織變化不大。圖7c為雙級時效的組織特征，是典型的過時效狀態(tài)組織，晶內(nèi)和晶界相尺寸均有明顯的長大。 

    數(shù)據(jù)分析，DSA處理以170℃和180℃緩飽和溫度處理較好，考慮工業(yè)化生產(chǎn)厚零件時效時間加長，以170℃為更佳，時效時間可在1～3h之間選擇。 

5　結(jié)論 

　　（1）本研究合金的固溶處理溫度為470℃。 

　?。?）從強(qiáng)度和抗腐蝕綜合性能考慮，所研究的超高強(qiáng)鋁合金選用DSA工藝處理更為合理。