通過熱機(jī)械處理實現(xiàn)新型Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr合金的高強(qiáng)度和塑性

　　【背景和問題】

　　7xxx系列鋁合金因高強(qiáng)度而被廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車工業(yè)。然而，高鋅含量鋁合金在鑄造過程中易出現(xiàn)缺陷，且單純增加鋅含量難以兼顧強(qiáng)度和塑性。為解決這一問題，本研究開發(fā)了一種新型Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr合金，通過熱機(jī)械處理（包括均勻化、熱擠壓、固溶和人工時效）優(yōu)化其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。研究表明，稀土元素Y和Cr的添加能夠改善合金的微觀結(jié)構(gòu)，提高其綜合性能。

　　【主要方法】

　　本研究采用半連續(xù)鑄造法制備新型Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr合金。首先，對鑄錠進(jìn)行均勻化處理（400℃/18h+460℃/24h），以消除成分偏析。隨后，將均勻化后的鑄錠加熱至420℃并保溫2小時，進(jìn)行熱擠壓（擠壓比25，擠壓速度1mm/s）。最后，對擠壓后的合金進(jìn)行T6熱處理（475℃/2h水淬+120℃/24h人工時效）。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、電子背散射衍射（EBSD）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）等手段對合金的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并通過拉伸試驗評估其力學(xué)性能。

　　【結(jié)果和意義】

　　新型Al-8.6Zn-2.6Mg-1.3Cu-0.1Y-0.1Cr合金經(jīng)過熱機(jī)械處理后，形成了典型的纖維狀晶粒結(jié)構(gòu)，并具有明顯的<111>和<001>雙重織構(gòu)。

　　熱擠壓過程中，MgZn?相重新析出并細(xì)化，而Al?Cu?Y和Al??Cr相保持穩(wěn)定，有效抑制了晶粒長大。

　　固溶處理后，合金的再結(jié)晶比例增加，雙重纖維織構(gòu)得以保留。人工時效處理進(jìn)一步促進(jìn)了高密度納米級η′相的析出，顯著提高了合金的強(qiáng)度。

　　最終，該合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到773.7 MPa，屈服強(qiáng)度為703.3 MPa，延伸率為6.6%，展現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度-塑性組合。

　　該研究為高鋅含量鋁合金的工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的思路和方法。

　　【論文信息】

　　Achieving high strength and plasticity in a novel Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr alloy via thermomechanical treatment

　　Jianfei Peng,Shuaijie Yuan,Wanlin Wang,Yan Zhan,Peiyuan Gan,Junyu Ji,Jie Zeng

　　通訊作者：曾杰（中南大學(xué)）

　　Materials Science and Engineering:A,Volume 941,September 2025,148623

　　https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.148623

論文部分圖片，Jianfei Peng et al.,MSEA,2025