高Zn铝合金峰值时效工艺的研究

郑晓静

【摘 要】高Zn铝合金构件由于尺寸大，合金含量高，时效处理时易时效不充分或过时效，本文通过制定一系列单级时效试验方案，对不同单级时效工艺下高Zn铝合金力学性能和显微组织的分析比较，得到一个较适宜单级时效处理制度。

【关键词】高Zn铝合金；固溶；时效

Al-Zn-Mg-Cu-合金是一种典型的时效强化合金。时效是过饱和固溶体分解和强化相沉淀析出的过程，通过从过饱和固溶体中析出沉淀相以达到对合金基体的强化作用。合金中Zn含量提高，时效时间及温度对析出相的类型、数量、大小和分布影响敏感性增加，最终影响合金的性能。

1 试验材料及试验方案

1.1 实验材料

本实验研制的合金，其中Zn含量达到13%左右。

1.2 试验方案

本文合金固溶制度选取480℃×2h，时效制度共8各方案，温度120℃，时间12h、24h温度140℃，时间12h、24、温度160℃，时间12h、24h。

2 试验结果及分析

2.1 力学性能

120℃温度下的合金抗拉强度随时效随时间的延长抗拉强度逐渐增大，120℃下24h力学性能和140℃温度下12h抗拉强度变化不大，数值均稳定在750MPa～770MPa，140℃下24h随着时效时间的延长，抗拉强度明显下降，温度达到160℃时，力学性能延伸率均下降明显。

2.2 单级时效工艺对新合金显微组织的影响

由图1可以看出，各时效制度下的微观组织差别不大，为未再结晶纤维组织和部分再结晶组织的混合组织，说明试验所选的温度点都在峰值时效的温度范围内，只有当时效温度升高到160℃时，再结晶晶粒有增多趋势，说明合金有出现过时效现象的倾向。

2.3 单级时效工艺对新合金析出行为的影响

从合金时效后晶界沉淀相的TEM图可以看出，120℃×24h处理后，合金晶界上的沉淀相呈断续分布，沉淀相尺寸大小不一，尺寸为30nm～50nm，但未观察到明显的无沉淀析出带。140℃×12h处理后，沉淀相分布与120℃×24h相似，尺寸为5～10nm。160℃×12h处理后，尺寸较140℃时效时明显增大，尺寸在100nm左右，晶界出现了无沉淀析出带，但宽度较窄，因此140℃×12h优于120℃×24h工艺。

3 结论

本文主要通过力学性能测试、金相组织分析以及透射电镜图像观察，对新合金的单级时效制度进行研究，得出结论如下：

（1）高Zn合金较适宜的单级时效制度为140℃×12h配合480℃×2h固溶，室温水淬，热处理后，合金的抗拉强度可达到750MPa～770MPa，伸长率8～10%。

（2）高Zn合金在480℃×2h固溶，室温水淬，140℃×12h时效热处理后，晶内主要沉淀相为η'相，在﹤011﹥Al带轴下观察，形貌为短棒状，长度约为5～10nm，晶界无明显无沉淀析出带。

[责任编辑：汤静]