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铝作为地壳中储量最多的元素之一，约占地壳总质量的8.2wt%，由于铝在大气总比较活泼，其通常以氧化物的形式存在，而在Al2O3中提取Al通常采用的是电解法，提取比较困难，所以铝的发展历史迄今都不超过200年。当年，英国皇家学会为表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。当前随着航空航天技术飞速发展，铝合金及其复合材料因其比强度较高，良好的抗腐蚀能力，良好的成形性能在航空航天上得到广泛的应用。7075（Al-Zn-Mg-Cu）系超硬铝合金是上个世纪40年代末应用于飞机上的铝合金材料，之后，通过添加其它种类合金元素，改变其合金元素的含量以及改变其热处理工艺得到诸多性能优良的航空航天材料。别士强等人在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中添加Ni进行研究，结果表明，0.25%的Ni含量在该合金中除中和铁生成 Al9FeNi 相外, 还生成了强化相Al7Cu4Ni , 在时效过程中起沉淀硬化作用。   

　　1.Al-Zn-Mg-Cu系铝合金  

　　Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是目前强度较高的一类铝合金，其强度500~700MPa，在加上其优良的工艺性能，使得它成为航天航空工业上重要的结构材料。它是在 Al—Zn—Mg 系合金的基础上发展起来的，属于可热处理强化铝合金，其屈强比高，比强度也很高，但塑性较低，耐蚀性相对于纯铝较差，疲劳强度也不高，通常提高其耐蚀性采用包铝的方式。使用温度高于 120℃时会急剧软化，其中固溶体分解，弥散相急剧长大。其化学成分主要为：化学成分/%,不大于其他杂质/%,不大于 

　　2.Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方式  

　　Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金通常采用退火、淬火、时效（固溶加时效）的工艺进行热处理，从而得到较高的力学性能。固溶处理是将合金元素充分的融入基体中，固溶温度过高，合金元素溶解会很充分，但通常会使晶粒粗大；固溶温度太低，合金元素溶解不够充分，影响固溶效果。Al-Zn-Mg系合金固溶处理温度低，而且淬火时的冷却速度对强度的影响小，室温下的时效硬化效果好，所以作为焊接结构材料被广泛使用。然后通过淬火固溶体保留到室温，淬火的效果主要取决于合金元素的溶解度及溶解方式和淬火的冷却速度。但淬火后的铝合金塑性明显下降，内应力较高，开裂倾向较大，所以，通常采用等温淬火来降低此类问题。而且，固溶强化的能力有限，所以淬火后的铝合金不像钢一样具有很高的强度。在后续的工序中，时效处理对铝合金强化起到重要的作用。时效是淬火后的铝合金在随后的低温保温一段时间后，第二相在过饱和的固溶体中析出，使得强度、硬度等性质发生变化的过程。根据时效温度的不同，又可分为低温时效（自然时效）和高温时效（人工时效），在时效的过程中，控制适当的时效温度、时效时间，是相当重要的。变形铝合金对时效拥有相当高的敏感性。铝合金的热处理状态可细分为T1~T10。 状态代号 代号释义 T1 高温成形+自然时效 T2 高温成形+冷加工+自然时效 T3 固溶处理+冷加工自然时效 T4 固溶处理+自然时效 T5 高温成形+人工时效 T6 固溶处理+人工时效 T7 固溶处理+时效 T8 固溶处理+冷加工+人工时效 T9 固溶处理+人工时效+冷加工 T10 高温成形+冷加工+人工时效    

　　3.Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的强化机理  

　　Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中多种微量的合金元素，下面本文将对Zn、Mg、Cu在7075中发挥的作用进行讨论。  在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中起到主要强化作用的合金元素是Zn、Mg，随着Zn、Mg含量的增加，强度显著提高，他们能形成T（Al2Mg3Zn3）相、η（MgZn2）相，这两相的脱溶沉淀效果相当显著，是7075系铝合金主要强化手段；Cu也有一定的强化效果，Cu与Al、Mg结合形成S(Al2CuMg)相可起到强化作用，能提高合金的强度，它的主要作用是提高抗腐蚀性能，提高基体的腐蚀电位。国内外许多研究人员在这一方面做了许多研究。梁维盛等人在Al-8.25Zn-2.4Mg-2.3Cu铝合金中添加微量Zr、Er对其力学性能进行分析得出，复合加入Zr、Er会对铸锭组织产生细化作用，主要是在凝固结晶中产生结晶形核的核心。而且其抗拉强度，延伸率都得到显著提高。Wei等人在Al-Zn-Mg-Cu系中添加Li元素，结果表明，含量1%的Li可起到促进沉淀相脱溶。别士强等人Al- Z n -M g- C u -R E 超高强铝合金中添加Ni合金元素，研究发现，0.25wt%的Ni加入后，硬度可达到138HB，还可生成Al 7Cu4Ni 的沉淀相。  前面已经叙述到Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的超高强度与之时效作用有的密不可分的联系。一般认为该系沉淀相的析出顺序为：α(过饱和固溶体)→GP 区→η”→η′相→η相(MgZn2 )。其中GP区与母相保持共格关系，故界面能较小，而弹性应变能较大；η′为过渡相，与基体保持半共格，六方结构，呈针状，它的沉淀强化效果最佳。之后如果大量生成的η相，共格关系丧失，沉淀效果，称为过时效。时效强化机制可分为三类：内应力强化、切过析出相强化、绕过析出相强化。 

　　4.Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展现状     

　　由于存在严重的缺口敏感和应力腐蚀等问题，Al-Zn-Mg-Cu系铝合金始终未 在航空工业上应用。 随着航天航空工业及其它民用产业的迅速发展，对该系合金提出了更高的要求，即在具有更高强度的同时保持较高水平的延伸率、耐腐蚀性能。通常解决这一版法的有效措施是添加微量元素，改变热处理工艺。在国外，90年代开始美国在T77工艺基础上进一步研究，于1993年提出DSA缓饱和时效处理的概念，DSA为连续时效处理工艺，实质是通过对时效温度-时间变化的程序控制，在合金基体沉淀相晶界形成特别的微区原子浓度分布，降低晶界与基体的化学电位差，使合金在改善抗腐蚀性能的同时，其强度达到了更高的水平。国内汝继刚等人也对铝合金的DSA（T6′＋DS＋T6′）处理进吸了一系列研究，发现DSA处理可明显改善超高强铝合金的强度和抗腐蚀综合性能。俄罗斯有着深厚的军工企业基础，所以铝合金的研究也处于世界领先水平。其生产的B95∏合金与美国的7075一样最先在飞机产业上应用，具有较好的弯曲成形性能和翻边成形能力。        

　　在合金化学成分调控方面，我国之所以大部分铝合金依然需要进口，就是在成分方面控制不当，其中与熔炉熔炼时熔渣、环境、成分均匀性等因素无法正确攻关。近年来，许多学者提出净化处理来提高冶金质量和延伸率，通过电磁铸造可使7075 合金铸锭具有细小的晶粒尺寸和均匀的显微结构，从而提高其铸态及热处理态的力学性能并获得较好的固溶和时效处理效果，进而缩短时效处理时间。Zhang等人采用低频电铸造Al-10Zn-2.3Mg-2.4Cu-Zr超高铝合金铸锭，结果发现，这种铸锭内应力和塑性成形性能均优良于普通铸锭，而且在加热过程中，铸锭内部温度场梯度小，等温线上移。张北江等人改变电磁场频率对铸造7075铝合金微观结构及性能进行分析，结果发现，电磁场频率的改变可显著影响熔体的凝固组织；频率为30Hz时可最有效地抑制宏观偏析，改善铸锭的表面质量．15Hz时能够更有效地细化晶粒。龚澎等人采用半连续铸造方法，生产的铝合金该合金具有优良的淬透性能在400℃左右对铸锭进行预处理,可促进第二Al3Zr均匀弥散析出,抑制随后热加工过程中的再结晶,从而细化晶粒,并改善合金工艺塑性。       

　　在热处理，尤其在时效方面，研究时效工艺对7050 合金力学性能及其显微组织的影响，开发可应用于大规模生产的时效处理工艺，使国产超高强7050铝合金的性能达到美国标准，满足我国航空航天工业的需求。所以国内外众多学者已经研究了许多时效工艺，分别有：控制时效温度，停放时间，保温时间，多级时效等方法，而且取得许多力学性能优良的铝合金，并且耐腐蚀等性能均有提高。张宏伟采用二级时效对7075系铝合金进行研究，二级时效为165℃、16h时，7050合金挤压带板的纵向和横向抗拉强度分别可达600 MPa和550 MPa。宁爱林等人研究发现，回归再时效过程中的再时效可以较短时间回归过程中产生的晶界无析出带及消除合金在预时效，同时还提高了合金晶内组织的弥散度。       

　　5.总结及Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展趋势       

　　7075系铝合金作为当代飞机的受力部件，有着比强度高，、屈强比大、塑韧性强等优点，是今后诸多产业的支柱结构型材。但目前，7075系超高强铝合金产业化问题存在较多不足。再者，此类铝合金耐腐蚀性能差，疲劳强度低等缺点限制其的广泛应用。      

　　以后，应当从以下几个方面改善和研发普通高强铝合金：   

　　（1）、利用快凝和铸造时施加外场（电磁场等）开发更高强度的新型超高强铝合金，强化基体固溶更多的合金元素；    

　　（2）、加强对熔炉熔炼技术研究，深化净化技术的开发，降低熔池内部杂质含量，更不可能让宏观缺陷出现，减小裂纹扩展缺陷，提高其组织均匀性；   

　　（3）、开发铝基复合材料，得到耐腐蚀性能优良的复合涂层。