李東鋒 張新明 劉勝膽 尹邦文 雷越

(中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙 410083)

軋制變形量對Al-5Zn-3Mg-1Cu合金顯微組織和力學(xué)性能的影響*

李東鋒 張新明 劉勝膽 尹邦文 雷越

(中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙 410083)

采用室溫拉伸試驗(yàn)、Kahn撕裂試驗(yàn)，結(jié)合光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡等方法，研究了Al-5Zn-3Mg-1Cu鋁合金厚板在熱軋過程中隨軋制變形量增大其合金組織和力學(xué)性能的演變過程.結(jié)果表明：熱軋變形過程中，變形量從56%增大至91%時(shí)，合金的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)由0.49%增大至43.30%，晶粒尺寸從83 μm減小至10 μm以下，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別從542.3和520.0 MPa提升到593.4和564.9 MPa，延伸率從8.0%左右提高到11.2%；隨軋制變形量的增大，合金撕裂強(qiáng)度和單位面積裂紋形核功呈增大的趨勢.

鋁合金；軋制變形；力學(xué)性能；拉伸試驗(yàn)；Kahn撕裂試驗(yàn)

隨著航空航天工業(yè)的迅速發(fā)展，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件向著大型化及整體化的方向發(fā)展，對大截面Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金厚板的需求日益增加[1- 4].鋁合金厚板的生產(chǎn)過程一般包括鑄造、均勻化、軋制和沉淀強(qiáng)化處理(一般指高溫固溶、水淬及時(shí)效)等工序[5].為了得到具有良好綜合性能的超高強(qiáng)度鋁合金組織，必須了解軋制變形及隨后熱處理過程中合金組織的演變過程及其對性能的影響.

針對Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，人們做了大量的研究，主要集中在固溶和時(shí)效對合金組織以及合金性能的影響、軋制變形量對淬火敏感性的影響，以及合金的流變應(yīng)力行為等方面[6- 14]，關(guān)于熱變形工藝條件對性能和組織的影響則研究較少.王東等[15]研究發(fā)現(xiàn)，增大變形量或者降低變形量，合金的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)有增大的趨勢，力學(xué)性能先升高然后略微下降，但目前在軋制變形對合金第二相以及合金性能的影響方面的研究還不夠深入.任偉才等[5]研究了軋制變形量對7B50合金組織、腐蝕性能以及力學(xué)性能的影響，但是對軋制變形過程中的組織演變過程未過多涉及.之前的研究大部分都是采用實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模實(shí)驗(yàn)，或者是直接對工廠提供的熱軋板重新均勻化處理后再進(jìn)行軋制變形，實(shí)驗(yàn)過程與工廠實(shí)際生產(chǎn)過程有所脫節(jié).鑒于此，筆者利用中南大學(xué)輕合金研究院的大型熔煉和軋制設(shè)備，以接近工廠生產(chǎn)的方式進(jìn)行合金鑄造、均勻化和軋制生產(chǎn)，研究軋制變形過程中合金組織、力學(xué)性能等的演變過程，以期為工業(yè)上生產(chǎn)符合性能要求的國產(chǎn)大飛機(jī)厚板提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)用合金由中南大學(xué)輕合金研究院工程化實(shí)驗(yàn)基地提供，采用2 t半連續(xù)鑄造設(shè)備鑄造而成，其成分為5Zn-3Mg-1Cu-Al余量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)).合金鑄錠經(jīng)均勻化處理(420 ℃,6 h+470 ℃,24 h)后，切去頭尾，采用龍門銑床銑去表皮，加工完成后，厚度為375mm.軋制前將鑄錠放置在加熱爐中加熱保溫，加熱溫度400 ℃，保溫時(shí)間4 h，保證鑄錠內(nèi)部溫度均勻.軋制溫度控制在330～400 ℃之間，經(jīng)過多道次軋制后軋成35 mm厚的板材，總變形量為91%.軋制過程中，用切割機(jī)分別取厚度為166、107、72及35 mm的板材做后續(xù)研究，對應(yīng)變形量分別為56%、72%、81%及91%.從4塊軋板1/2厚度處選取樣品，進(jìn)行470 ℃/2 h固溶和120 ℃/24 h時(shí)效處理.

試樣經(jīng)時(shí)效處理后，分別進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)和Kahn撕裂試驗(yàn).室溫拉伸試驗(yàn)根據(jù)GB/T 228- 200X標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，標(biāo)樣總長100 mm，細(xì)頸部分長度和直徑分別為25和5 mm.拉伸試驗(yàn)沿軋制方向以2 mm/min的速度在INSTRON 4507型試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行.撕裂試驗(yàn)根據(jù)ASTM B871- 01標(biāo)準(zhǔn)在室溫下進(jìn)行，如圖1所示，取樣方向?yàn)門-L方向和L-T方向.

圖1 撕裂試驗(yàn)取樣位置示意圖

采用XJP-6A型金相顯微鏡觀察時(shí)效態(tài)合金的再結(jié)晶形貌與分布；鑄態(tài)和均勻化態(tài)樣品采用Keller試劑(試劑配方為95 mL H2O+1 mL HF+2.5 mL HNO3+1.5 mL HCl)進(jìn)行腐蝕，時(shí)效態(tài)樣品采用Graff Sargent試劑(試劑配方為83 mL H2O+1 mLHF+16 mL HNO3+3 g CrO3)進(jìn)行腐蝕.對試樣不同視場進(jìn)行大量金相拍照，采用ImageJ軟件對合金再結(jié)晶分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì).用FEI TECNAIG220型透射電鏡(TEM)觀察試樣的組織，加速電壓為200 kV；將試樣預(yù)磨成厚度約0.08 mm的薄片，沖成φ3 mm的圓片，然后進(jìn)行雙噴減薄，電解液為20%HNO3+80%CH3OH(體積分?jǐn)?shù))，溫度控制在-20 ℃以下.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 鑄態(tài)和均勻化態(tài)合金組織

鑄態(tài)合金組織如圖2(a)所示.可以看出，鑄態(tài)合金組織中晶粒呈等軸狀分布，在晶界處存在部分低熔點(diǎn)共晶相.合金均勻化后的組織如圖2(b)所示.可以看出，經(jīng)均勻化處理之后，晶粒呈等軸狀分布，晶界處低熔點(diǎn)共晶相明顯消除，晶界比較平滑.

(a)鑄態(tài)合金

(b)均勻化態(tài)合金

圖2 鑄態(tài)和均勻化態(tài)合金組織的形貌

Fig.2 Morphologies of as-casting and as-homogenized alloy samples

2.2 時(shí)效態(tài)合金再結(jié)晶形貌與分布

圖3所示為合金經(jīng)過固溶時(shí)效處理后的金相組織典型形貌，反映了軋制變形量對合金再結(jié)晶形貌與分布的影響.圖4為軋制變形量對合金再結(jié)晶分?jǐn)?shù)影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果.從圖3(a)和3(b)可以看出，合金晶粒開始沿軋制方向變形，逐步由等軸晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)殚L條狀晶粒.變形量為56%時(shí)，晶粒尺寸約為83 μm，此時(shí)合金內(nèi)部再結(jié)晶分?jǐn)?shù)為0.49%；變形量為72%時(shí)，晶粒尺寸約為57 μm.從圖3(a)和3(b)還可以發(fā)現(xiàn)，厚板總的軋制變形量在72%以下時(shí)，晶粒變形量依然不大，晶粒界面清晰，再結(jié)晶數(shù)量很少.從圖3(c)可以看出，當(dāng)厚板總的軋制變形量達(dá)到81%時(shí)，合金內(nèi)部晶粒變形明顯且顯著細(xì)化，晶粒尺寸約為20 μm左右，晶粒開始出現(xiàn)明顯的條帶狀組織分布，晶界開始變得模糊，晶內(nèi)開始出現(xiàn)明顯的析出相，在晶界處開始出現(xiàn)較多的再結(jié)晶區(qū)域，經(jīng)定量統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)軋制變形量達(dá)到81%時(shí)，該合金內(nèi)部再結(jié)晶分?jǐn)?shù)為21.00%.從圖3(d)可以看出，當(dāng)厚板總的軋制變形量達(dá)到91%時(shí)，合金內(nèi)部變形更為劇烈，晶粒沿軋向被拉長，形成典型的纖維狀組織，晶粒尺寸在10 μm以下，晶界變得模糊不清，晶內(nèi)有大量的第二相析出，合金內(nèi)部發(fā)生了明顯的再結(jié)晶現(xiàn)象，經(jīng)定量統(tǒng)計(jì)分析，此時(shí)合金內(nèi)部再結(jié)晶分?jǐn)?shù)為43.30%.

(a)變形量為56%時(shí)

(b)變形量為72%時(shí)

(c)變形量為81%時(shí)

(d)變形量為91%時(shí)

Fig.3 Microstructures of the aged samples under different deformation amounts

RD表示軋制方向，ND表示寬度方向

圖4 軋制變形量對合金再結(jié)晶分?jǐn)?shù)的影響

Fig.4 Effect of rolling deformation amount on the recrystallization percentage of alloy

2.3 時(shí)效態(tài)合金的拉伸性能

表1所示為軋制變形量對合金拉伸性能的影響.可以看出，軋制變形量對合金室溫拉伸性能的影響比較明顯，當(dāng)變形量從56%增大到91%時(shí)，固溶時(shí)效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別從542.3和520.0 MPa提升到593.4和564.9 MPa，分別提高了9.4%和8.6%.隨著軋制變形量的增大，合金延伸率先降低后升高，當(dāng)變形量從51%提高到91%時(shí)，延伸率從8.0%左右提高到11.2%.

表1 軋制變形量對合金拉伸性能的影響

Table 1 Effect of rolling deformation amount on the tensile properties of alloy

變形量/%抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa延伸率/%56542.3±1.0520.0±2.08.75±2.0072560.9±1.0545.9±2.08.10±2.0081576.4±4.0551.4±6.09.75±5.0091593.4±6.0564.9±8.011.20±5.00

2.4 時(shí)效態(tài)合金的撕裂性能

從表2可知，當(dāng)軋制變形量從56%增大到91%時(shí)，合金撕裂強(qiáng)度TS和單位面積裂紋形核功UIE呈增大趨勢.在L-T方向，合金TS從507.2 MPa增至569.7 MPa，UIE從64.9 N/mm增至106.6 N/mm；在T-L方向，合金TS從404.5 MPa增至502.7 MPa，UIE從40.5 N/mm增至60.0 N/mm.這表明，軋制變形量的增大有利于合金斷裂韌性的提高.當(dāng)軋制變形量在81%以下時(shí)，由于變形量不夠大、軋板內(nèi)部變形不均勻等因素，TS和UIE較低且有一定的波動(dòng).當(dāng)軋制變形量在81%以上時(shí)，變形深入板材內(nèi)部，改善了板材撕裂韌性，TS和UIE都有較大的提高.

表2 軋制變形量對合金撕裂性能的影響

Table 2 Effect of rolling deformation amount on the tear properties of alloy

軋制變形量/%TS/MPaUIE/(N·mm-1)L-T方向T-L方向L-T方向T-L方向56507.2404.564.940.572487.5378.560.237.181543.4453.570.949.591569.7502.7106.660.0

3 分析與討論

3.1 變形過程對合金再結(jié)晶的影響

隨變形量的增大，合金原始晶粒變形及破碎程度增大，晶粒更加細(xì)小，并形成細(xì)小的亞晶.在軋制過程中，軋制變形量逐漸增大，粗大未溶解相引起的應(yīng)力集中逐漸增加，在應(yīng)力集中區(qū)域存儲(chǔ)了大量的變形能，在后續(xù)固溶過程中容易引發(fā)再結(jié)晶[17].當(dāng)合金變形量增大到81%時(shí)，再結(jié)晶分?jǐn)?shù)迅速增大到21.00%，這是由此時(shí)晶粒的劇烈變形所誘發(fā)的.此時(shí)合金內(nèi)部晶粒沿軋向被拉成長條狀，由于變形溫度的降低，位錯(cuò)在未溶解相的邊緣容易產(chǎn)生嚴(yán)重塞積，在固溶過程中由于位錯(cuò)密度差異的存在，高能區(qū)域容易產(chǎn)生再結(jié)晶形核，通過應(yīng)變誘發(fā)晶界遷移機(jī)制，再結(jié)晶晶粒不斷吞食周圍基體而長大[17]；此外，由于未溶解相沿軋向分布，阻礙了再結(jié)晶晶粒沿橫向長大，再結(jié)晶晶粒最終形貌呈長條狀沿軋向分布.當(dāng)合金變形量繼續(xù)增大到91%時(shí)，再結(jié)晶分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大到43.30%.由此可見，當(dāng)軋制變形量增大時(shí)，合金再結(jié)晶分?jǐn)?shù)呈增大的趨勢，當(dāng)總變形量突破81%時(shí)，再結(jié)晶分?jǐn)?shù)迅速增大.

3.2 變形過程對合金拉伸性能和撕裂性能的影響

鋁合金的強(qiáng)化機(jī)制主要有固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、過剩相強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化等幾種方式[17].文中所研究的合金成分及熱處理制度保持一致，只有變形程度存在差異.圖5所示為不同軋制變形量下晶界的TEM照片.可以看出，熱處理工藝制度相同時(shí)，在不同的軋制變形量下，合金內(nèi)部析出及晶界形貌差異不明顯，晶界無沉淀析出帶寬度都在30 nm左右，晶界上的第二相分布連續(xù)，尺寸均勻，寬度約為15 nm.由此可知，導(dǎo)致合金力學(xué)性能在不同變形量下出現(xiàn)差異的原因與固溶時(shí)效的熱處理方式關(guān)系不大.

(a)變形量為56%時(shí)

(b)變形量為72%時(shí)

(c)變形量為81%時(shí)

(d)變形量為91%時(shí)

Fig.5 TEM images of grain boundary under different rolling deformation amounts

從表1和2的數(shù)據(jù)可以看出：隨著合金軋制變形量從56%增大到91%，合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率都呈增大的趨勢；撕裂試驗(yàn)中的TS和UIE兩個(gè)指標(biāo)在變形量為72%時(shí)有一定的波動(dòng)，但總體來講也呈現(xiàn)出隨變形量增大而升高的趨勢.這可以從合金第二相、晶粒尺寸和再結(jié)晶分?jǐn)?shù)3個(gè)方面進(jìn)行分析：

(1)軋制變形量越大，第二相破碎越明顯，粗大第二相的數(shù)量明顯減少(見圖3).此外，隨軋制變形量的增大，鋁合金基體內(nèi)的位錯(cuò)密度增加，之后在固溶處理的過程中會(huì)促進(jìn)第二相溶解，導(dǎo)致固溶處理之后基體內(nèi)殘余第二相數(shù)量減少.綜合作用之下，在進(jìn)行力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)的過程中由于粗大第二相所引起的因應(yīng)力集中而形成的裂紋源減少，最終導(dǎo)致合金拉伸性能的提高.

(2)從圖3可以看出，隨著軋制變形量的增大，合金內(nèi)部晶粒明顯細(xì)化.細(xì)晶強(qiáng)化對于改善合金強(qiáng)度及塑韌性有良好的效果.晶粒細(xì)化之后，晶界增多，界面能量較高，合金變形過程中位錯(cuò)的通行受阻，即塑性變形受阻，合金強(qiáng)度提高.晶粒細(xì)化程度增加，合金單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目增多，在塑性變形量相同的條件下，合金的變形將分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形更為均勻，且單個(gè)晶粒內(nèi)塞積的位錯(cuò)更少，由應(yīng)力集中所引起的金屬開裂幾率降低，在斷裂發(fā)生之前有可能承受更大的變形量，表現(xiàn)出更好的塑性.細(xì)晶粒金屬中，裂紋不易萌生(應(yīng)力集中少)，也不宜傳播(晶界曲折多)，因而在斷裂過程中吸收了更多能量，表現(xiàn)出較高的韌性[17].

(3)從圖3及4可以明顯看出，軋制變形量增大會(huì)導(dǎo)致合金再結(jié)晶分?jǐn)?shù)增大.再結(jié)晶晶粒的形成會(huì)消耗一定的變形儲(chǔ)能，軟化金屬，增加合金的塑性和韌性.

4 結(jié)論

通過室溫拉伸試驗(yàn)、Kahn撕裂試驗(yàn)，結(jié)合光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡等方法，文中研究了Al-5Zn-3Mg-1Cu鋁合金厚板在熱軋過程中的組織和力學(xué)性能演變過程，得到以下結(jié)論：

(1)當(dāng)軋制變形量從56%增大到91%時(shí)，固溶時(shí)效處理后合金的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)由0.49%增至43.30%，晶粒尺寸從83 μm減小至10 μm以下.

(2)當(dāng)軋制變形量從56%增大到91%時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度從542.3和520.0 MPa提高到593.4和564.9 MPa，分別提高了9.4%和8.6%，合金的延伸率從8.0%左右提高到11.2%.

(3)當(dāng)合金軋制變形量從56%增大到91%時(shí)，合金撕裂強(qiáng)度TS和單位面積裂紋形核功UIE呈增大的趨勢，軋制變形量的增大有利于合金斷裂韌性的提高.在L-T方向，TS從507.2 MPa增至569.7 MPa，UIE從64.9 N/mm增至106.6 N/mm；在T-L方向，合金撕裂強(qiáng)度從404.5 MPa增至502.7 MPa，UIE從40.5 N/mm增至60.0 N/mm.

[1] 張新明,張端正,劉勝膽,等.基于末端淬火試驗(yàn)研究3種7000系鋁合金的淬透性 [J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2015,46(2):421- 426. Zhang Xin-ming,Zhang Duan-zheng,Liu Sheng-dan,et al.Hardenability of three 7000 series aluminum alloys based on Jominy end quench test [J].Journal of Central South University:Science and Technology,2015,46(2):421- 426.

[2] 戴曉元,李妮,熊亮,等.Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.2Sc合金的淬火敏感性 [J].材料熱處理學(xué)報(bào),2014,35(12):62- 66. Dai Xiao-yuan,Li Ni,Xiong Liang,et al.Quenching sensitivity of Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.2Sc alloy [J].Transactions of Materials and Heat Treatment,2014,35(12):62- 66.

[3] 王金亮,劉嘉辰,陳慧琴.Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)鋁合金厚板淬火過程數(shù)值模擬 [J].金屬熱處理,2014,39(3):130- 133. Wang Jinliang,Liu Jiachen,Chen Huiqin.Numerical si-mulation of quenching process of Al-Zn-Mg-Cu high strength aluminum alloy thick plate [J].Heat Treatment of Metals,2014,39(3):130- 133.

[4] Feng Di,Zhang Xin-ming,Liu Sheng-dan,et al.Rate controlling mechanisms in hot deformation of 7A55 aluminum alloy [J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2014,24(1):28- 35. 馮迪,張新明,劉勝膽,等.7A55鋁合金熱變形的速率控制機(jī)制 [J].中國有色金屬學(xué)報(bào):英文版,2014,24(1):28- 35.

[5] 任偉才,彭國勝,陳康華,等.軋制變形量對Al-Zn-Mg-Cu合金組織與力學(xué)性能以及腐蝕性能的影響 [J].粉末冶金材料科學(xué)與工程,2013,18(6):807- 813. Ren Wei-cai,Peng Guo-sheng,Chen Kang-hua,et al.Effect of rolling deformation on microstructure,mechanical and corrosion properties of Al-Zn-Mg-Cu alloy [J].Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy,2013,18(6):807- 813.

[6] 孫文會(huì),張永安,李錫武,等.固溶熱處理對7136鋁合金組織性能的影響 [J].航空材料學(xué)報(bào),2014,34(3):35- 41. Sun Wen-hui,Zhang Yong-an,Li Xi-wu,et al.Effect of solution treatment on microstructures and mechanical pro-perties of 7136 aluminum alloy [J].Journal of Aeronautical Materials,2014,34(3):35- 41.

[7] 張新明,吳澤政,劉勝膽,等.固溶處理對7A55鋁合金局部腐蝕性能的影響 [J].材料工程,2014(4):26- 33. Zhang Xin-ming,Wu Ze-zheng,Liu Sheng-dan,et al.Influence of solution heat treatment on localized corrosion of 7A55 aluminum alloy [J].Journal of Materials Engineering,2014(4):26- 33.

[8] 孔曉華,陳康華,董朋軒,等.固溶處理對Al-8.54Zn-2.41Mg-xCu鋁合金組織與性能的影響 [J].粉末冶金材料科學(xué)與工程,2014,19(3):373- 379. Kong Xiao-hua,Chen Kang-hua,Dong Peng-xuan,et al.Effects of solution treatment on microstructures and pro-perties of Al-8.54Zn-2.41Mg-xCu aluminum alloys [J].Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy,2014,19(3):373- 379.

[9] 張新明,歐陽惠,劉勝膽,等.固溶處理對Al-7.9Zn-2.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影響 [J].材料研究學(xué)報(bào),2013,27(2):119- 125. Zhang Xin-ming,Ou Yang-hui,Liu Sheng-dan,et al.Influence of solution treatment on the quench sensitivity of Al-7.9Zn-2.5Mg-1.0Cu alloy [J].Chinese Journal of Materials Research,2013,27(2):119- 125.

[10] 宋豐軒,張新明,劉勝膽,等.固溶制度對7050鋁合金微觀組織和腐蝕性能的影響 [J].航空材料學(xué)報(bào),2013,33(4):14- 21. Song Feng-xuan,Zhang Xin-min,Liu Sheng-dan,et al.Effects of solution heat treatment on microstructure and corrosion properties of 7050 Al alloy [J].Journal of Aeronautical Materials,2013,33(4):14- 21.

[11] 韓念梅,張新明,劉勝膽,等.固溶處理對7050鋁合金強(qiáng)度和斷裂韌性的影響 [J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,43(3):855- 863. Han Nian-mei,Zhang Xin-ming,Liu Sheng-dan,et al.Influence of solution heat treatment on strength and fracture toughness of aluminum alloy 7050 [J].Journal of Central South University:Science and Technology,2012,43(3):855- 863.

[12] 馮迪,張新明,鄧運(yùn)來,等.預(yù)時(shí)效溫度及回歸加熱速率對7055鋁合金組織及性能的影響 [J].中國有色金屬學(xué)報(bào),2014,24(5):1141- 1150. Feng Di,Zhang Xin-ming,Deng Yun-lai,et al.Effect of pre-ageing temperature and retrogression heating on microstructure and properties of 7055 aluminum alloy [J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2014,24(5):

1141- 1150.

[13] 宋豐軒,張新明,劉勝膽,等.時(shí)效對7050鋁合金預(yù)拉伸板抗腐蝕性能的影響 [J].中國有色金屬學(xué)報(bào),2013,23(3):645- 651. Song Feng-xuan,Zhang Xin-ming,Liu Sheng-dan,et al.Effect of aging on corrosion resistance of 7050 aluminum alloy pre-stretching plate [J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2013,23(3):645- 651.

[14] Zheng Yu-lin,Li Cheng-bo,Liu Sheng-dan,et al.Effect of homogenization time on quench sensitivity of 7085 aluminum alloy [J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2014,24(7):2275- 2281. 鄭玉林,李承波,劉勝膽,等.均勻化時(shí)間對7085鋁合金淬火穩(wěn)定性的影響 [J].中國有色金屬學(xué)報(bào):英文版,2014,24(7):2275- 2281.

[15] 王東,馬宗義.軋制工藝對7050鋁合金顯微組織和力學(xué)性能的影響 [J].金屬學(xué)報(bào),2008,44(1):49- 54. Wang Dong,Ma Zong-yi.Effects of rolling process on microstructure and mechanical property of 7050 aluminum alloy [J].Acta Metallurgica Sinica,2008,44(1):49- 54.

[16] Dumont D,Deschamps A,Brechet Y.On the relationship between microstructure,strength and toughness in AA7050 aluminum alloy [J].Materials Science and Engineering:A,2003,356(1/2):326- 336.

[17] 王祝堂,田榮璋.鋁合金及加工手冊 [M].2版.長沙:中南大學(xué)出版社,2000.

Effect of Rolling Deformation on Microstructure and Mechanical Properties of Al-5Zn-3Mg-1Cu Alloy

LiDong-fengZhangXin-mingLiuSheng-danYinBang-wenLeiYue

(School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China)

Tensile test at room temperature and Kahn tear test were conducted to investigate the evolution of the microstructure and mechanical properties of Al-5Zn-3Mg-1Cu thick plate during the hot rolling by means of OM and TEM. The results show that (1) during the hot rolling of the aluminum alloy, both the deformation and the fraction of recrystallization increase respectively from 56% and 0.49% to 91% and 43.30%, while the grain size decreases from 83 μm to below 10 μm;(2) meanwhile, the tensile strength and yield strength of the aluminum alloy increase respectively from 542.3 and 520.0 MPa to 593.4 and 564.9 MPa, and the elongation increases from about 8.0% to 11.2%;and (3) as the deformation increases, the tear strength (TS) and UIE of the aluminum alloy tend to increase.

aluminum alloy;rolling deformation;mechanical properties;tensile test;Kahn tear test

2015- 05- 05

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2012CB619501);國際科技合作專項(xiàng)項(xiàng)目(2013DFG51890) Foundation items: Supported by the National Program on Key Basic Research Project of China(2012CB619501) and the Program for International S&T Cooperation Projects of China(2013DFG51890)

李東鋒(1979-),男,博士生,講師,主要從事高強(qiáng)鋁合金組織與性能研究.E-mail: hunan_ldf@163.com

1000- 565X(2015)11- 0075- 06

TG 146.2

10.3969/j.issn.1000-565X.2015.11.011