再结晶组织对7N01铝合金型材应力腐蚀敏感性的影响
晶粒组织对7020-T5铝合金型材强度和抗腐蚀性能的影响
第 54 卷第 7 期2023 年 7 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.7Jul. 2023晶粒组织对7020-T5铝合金型材强度和抗腐蚀性能的影响柯彬1，叶凌英1, 2，王鹏宇1，刘晓东1，董宇1，张勇1, 2，唐建国1, 2，刘胜胆1, 2(1. 中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙，410083；2. 中南大学 教育部有色金属材料和工程重点实验室，湖南 长沙，410083)摘要：通过室温拉伸试验、剥落腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验和四点弯曲试验，并结合金相观察、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等微观组织分析技术，研究晶粒组织对7020-T5铝合金型材的强度、抗剥落腐蚀性能以及抗应力腐蚀性能的影响。
研究结果表明：完全再结晶型材的室温拉伸强度较低，其抗剥落腐蚀性能达到N 级，但型材的抗应力腐蚀性能严重恶化，应力腐蚀敏感指数I SSRT 为9.55%，四点弯曲试验中应力腐蚀裂纹沿着再结晶晶粒向内快速扩展，24 h 即发生应力腐蚀断裂。
表层粗晶和内部再结晶晶粒降低材料的力学性能，使应力腐蚀裂纹在型材表面深度方向上的扩展速率加快。
晶粒细小、不含表层粗晶、再结晶分数低的均匀变形组织有利于获得更高的综合性能，具有该种晶粒组织的7020-T5铝合金型材的抗拉强度和屈服强度分别达到366.6 MPa 和314.2 MPa ，断后伸长率达到15.7%，抗剥落腐蚀性能达到PB 级，应力腐蚀敏感指数I SSRT 为2.38%，四点弯曲应力腐蚀试验中表面产生腐蚀裂纹和发生应力腐蚀断裂的时间分别为580 h 和1 736 h ，抗应力腐蚀性能优异。
关键词：Al-Zn-Mg 铝合金；晶粒组织；再结晶；剥落腐蚀；应力腐蚀中图分类号：TG146.2 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）07-2618-12Effect of grain structures on strength and corrosion resistance of7020-T5 aluminum alloy profilesKE Bin 1, YE Lingying 1, 2, WANG Pengyu 1, LIU Xiaodong 1, DONG Yu 1,ZHANG Yong 1, 2, TANG Jianguo 1, 2, LIU Shengdan 1, 2(1. School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. Key Laboratory of Nonferrous Metal Materials Science and Engineering, Ministry of Education, Central SouthUniversity, Changsha 410083, China)Abstract: The effect of grain structures on the strength and corrosion resistance 7020-T5 alloy profiles was studied through tensile test, exfoliation corrosion test(EXCO), slow strain rate tensile test(SSRT) and four-point收稿日期： 2022 −09 −09； 修回日期： 2022 −11 −05基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2016YFB0300901) (Project(2016YFB0300901) supported by the National KeyResearch and Development Program of China)通信作者：叶凌英，博士，教授，从事高性能铝合金材料加工制备研究；E-mail ：******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.009引用格式： 柯彬, 叶凌英, 王鹏宇, 等. 晶粒组织对7020-T5铝合金型材强度和抗腐蚀性能的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(7): 2618−2629.Citation: KE Bin, YE Lingying, WANG Pengyu, et al. Effect of grain structures on strength and corrosion resistance of 7020-T5 aluminum alloy profiles[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(7): 2618−2629.第 7 期柯彬，等：晶粒组织对7020-T5铝合金型材强度和抗腐蚀性能的影响bending test, combined with microstructure analysis such as optical microscope(OM), electron backscatterdiffraction(EBSD) and transmission electron microscopy(TEM). The results show that the tensile strength of the fully recrystallized profile is remarkably low, and the EXCO resistance reaches N grade, but its stress corrosion resistance is seriously deteriorated, the stress corrosion cracking sensitivity index ISSRTis 9.55%, and the stress corrosion crack propagates rapidly along the recrystallized grains in the four-point bending test, and fracture occurs within 24 h. Coarse grain layers on the surface and internal recrystallized grains decrease the mechanical properties, and accelerate the propagation rate of stress corrosion cracks in the depth direction. Uniform deformed microstructures with small grains, and no surface coarse grain layers and low recrystallization fraction favor to obtain higher comprehensive properties. The tensile strength and yield strength of 7020-T5 alloy profile with this grain structure reaches 366.6 MPa and 314.2 MPa, respectively, the elongation after fracture reaches 15.7%, theEXCO resistance reaches PB level, the ISSRTis 2.38%, the time of the corrosion crack appeared on surface and fractured by stress corrosion cracking(SCC) in the four-point bending stress corrosion test are 580 h and 1 736 h, respectively, showing excellent stress corrosion resistance.Key words: Al-Zn-Mg aluminum alloys; grain structures; recrystallization; exfoliation corrosion test; stress corrosion resistance7020铝合金作为典型的Al-Zn-Mg合金，因为具有高比强度、良好的成型性能和焊接性能，在航空航天、轨道交通上获得了广泛地应用[1−3]。
实验3.金属冷变形及再结晶对组织和性能的影响[整理]
![实验3.金属冷变形及再结晶对组织和性能的影响[整理]](https://img.taocdn.com/s3/m/4b1031dbdb38376baf1ffc4ffe4733687e21fcd9.png)
实验3. 金属冷变形及再结晶对组织和性能的影响一、实验概述金属塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种。
在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对于另一部分滑动，这种变形方式称为滑移；在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对另一部分产生剪切变形，且变形部分与未变形部分的位向形成了镜面对称关系，这种变形方式称为孪生。
(一) 冷塑性变形对金属组织与性能的影响若金属在再结晶温度以下进行塑性变形，称为冷塑性变形。
冷塑性变形不仅改变了金属材料的形状与尺寸，而且还将引起金属组织与性能的变化。
金属在发生塑性变形时，随着外形的变化，其内部晶粒形状由原来的等轴晶粒逐渐变为沿变形方向伸长的晶粒，在晶粒内部也出现了滑移带或孪晶带。
当变形程度很大时，晶粒被显著地拉成纤维状，这种组织称为冷加工纤维组织。
同时，随着变形程度的加剧，原来位向不同的各个晶粒会逐渐取得近于一致的位向，而形成了形变织构，使金属材料的性能呈现出明显的各向异性。
图6-1为工业纯铁经不同程度变形的显微组织。
图6-1 工业纯铁冷塑性变形后组织(150X)a)变形程度20% b)变形程度50% c)变形程度70%金属经冷塑性变形后，会使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。
此外，在金属内部还产生残余应力。
一般情况下，残余应力不仅降低了金属的承载能力，而且还会使工件的形状与尺寸发生变化。
(二) 冷塑性变形后金属在加热时组织与性能的变化金属经冷塑性变形后，由于其内部亚结构细化、晶格畸变等原因，处于不稳定状态，具有自发地恢复到稳定状态的趋势。
但在室温下，由于原子活动能力不足，恢复过程不易进行。
若对其加热，因原子活动能力增强，就会使组织与性能发生一系列的变化。
1．回复当加热温度较低时，原子活动能力尚低，故冷变形金属的显微组织无明显变化，仍保持着纤组织的特征。
此时，因晶格畸变已减轻，使残余应力显著下降。
但造成加工硬化的主要原因未消除，故其机械性能变化不大。
高温预析出对7XXX系列铝合金力学性能和应力腐蚀性能的影响
未溶相和再结晶对Al-Zn-Mg-Cu合金应力腐蚀抗力的影响
未溶相和再结晶对Al-Zn-Mg-Cu合金应力腐蚀抗力的影响黄俊;彭国胜;宋广生;陈康华;陈送义【摘要】采用慢应力拉伸技术,结合金相、扫描和透射电镜观察,研究了未溶相和再结晶对Al-Zn-Mg-Cu合金应力腐蚀抗力的影响。
结果表明：未溶相引起的点蚀导致应力腐蚀裂纹萌生;再结晶加速了L-T和T-L方向应力腐蚀裂纹扩展,降低了应力腐蚀抗力。
应力腐蚀抗力主要由再结晶因素控制。
再结晶降低应力腐蚀抗力主要是由再结晶晶界析出相较差耐蚀引发的。
【期刊名称】《齐鲁工业大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2018(032)002【总页数】5页(P45-49)【关键词】铝合金;再结晶;未溶相;晶界析出相;应力腐蚀抗力【作者】黄俊;彭国胜;宋广生;陈康华;陈送义【作者单位】[1]安徽工业大学材料科学与工程学院,马鞍山243002;;[1]安徽工业大学材料科学与工程学院,马鞍山243002;;[1]安徽工业大学材料科学与工程学院,马鞍山243002;;[2]中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;;[2]中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;【正文语种】中文【中图分类】TQ174.4航空铝合金,特别是7000系铝合金,容易发生应力腐蚀,引发飞机灾难性事故。
现有研究表明,合金的应力腐蚀抗力直接受未溶相和材料再结晶的影响。
工业上通常通过优化合金成分和热处理制度改变材料的未溶相和再结晶组织,达到提高合金应力腐蚀抗力的目的。
综述已发表文献,一般认为7000系合金组织通常包含不同类型的未溶相,例如Al2 CuMg和Al7 Cu2 Fe等[1-3]。
未溶相由于与铝基体存在电位差,容易引发点蚀[4]。
7000系合金应力腐蚀一般都是沿晶腐蚀,所以该系列合金应力腐蚀抗力直接与晶界析出相有关。
晶界析出相一般可通过时效处理工艺加以调整。
大量文献报道表明,粗大而不连续的晶界析出相有利于提高合金的应力腐蚀抗力[5-12]。
铝合金组织结构对其耐蚀性能影响的研究
铝合金组织结构对其耐蚀性能影响的研究铝合金是一种常用的材料，具有轻质、高强度和良好的可塑性等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑等领域。
然而，铝合金在实际应用中常常面临着腐蚀问题，影响其使用寿命和性能。
因此，研究铝合金的耐蚀性能及其与组织结构的关系具有重要意义。
铝合金的组织结构对其耐蚀性能有着显著影响。
首先，铝合金的晶粒尺寸与耐蚀性能密切相关。
研究发现，晶粒尺寸较小的铝合金具有更好的耐蚀性能。
这是因为晶粒尺寸较小可以减少晶界面的数量，降低腐蚀介质的侵入，从而阻止腐蚀的扩散。
同时，晶粒尺寸较小还可以提高铝合金的强度和塑性，使其更具抗腐蚀能力。
其次，铝合金的相组成也对其耐蚀性能有影响。
铝合金中常见的相有α-Al相和β-Al相。
研究发现，β-Al相的存在可以提高铝合金的耐蚀性能。
β-Al相具有较高的电化学电势，能够阻碍腐蚀反应的进行。
此外，β-Al相还可以形成致密的钝化膜，进一步提高铝合金的耐蚀性能。
此外，铝合金的析出相也对其耐蚀性能有一定影响。
析出相是指在铝合金中生成的一些稳定的弥散相。
研究发现，析出相的存在可以提高铝合金的耐蚀性能。
这是因为析出相能够吸附腐蚀介质中的氧和水分子，形成一层保护层，阻止腐蚀的进行。
此外，析出相还可以降低晶粒的活性，减缓腐蚀的扩展速度。
综上所述，铝合金的组织结构对其耐蚀性能有着显著影响。
晶粒尺寸较小、β-Al相的存在以及析出相的形成都可以提高铝合金的耐蚀性能。
因此，在铝合金的制备中，应注重控制其组织结构，以提高其耐蚀性能。
此外，通过合理的合金设计和热处理工艺，也可以进一步优化铝合金的组织结构，提高其耐蚀性能，满足实际应用的需求。
塑性变形再结晶对组织性能的影响
塑性变形再结晶对组织性能的影响试验一塑性变形再结晶对Q235钢组织性能的影响一引言1、塑性变形对金属组织与性能的影响金属经塑性变形后，不仅形状和尺寸上发生变化，其组织和性能也发生变化。
随着塑性变形量的增大，金属材料的由原始的等轴晶组织向纤维状组织转变，即晶粒将沿变形方向逐渐伸长，变形度越大，则伸长也越显著；当变形度很大时，其组织呈纤维状。
组织影响性能，由于变形产生了大量的位错和孪晶，对金属起到了强化作用，金属的强度和硬度有所提高，塑性下降，即产生了所谓的“加工硬化”现象。
另外，随着变形程度的加剧，原来位向不同的各个晶粒会逐渐取得近于一致的位向，而形成了形变织构，使金属材料的性能呈现出明显的各向异性。
2、塑性变形后再结晶对组织性能的影响塑性变形金属加热温度到再结晶温度时，原子活动能力增大，金属的显微组织发生明显的变化，由破碎拉长或压扁的晶粒变为均匀细小的等轴晶粒。
由于加热温度低于相变温度，故没有发生相变，只是一个新晶粒形核和长大的过程，即再结晶。
再结晶消除了冷加工纤维组织、加工硬化和残余应力，使金属又重新恢复到冷塑性变形前的状态，纤维组织消失，取而代之的是均匀细小的等轴晶粒。
再结晶温度与金属本性、杂质含量、冷变形程度、保温时间、材料的原始晶粒度等有关。
再结晶所产生的晶粒大小在很大程度上取决于冷变形程度的大小。
工业生产中则常以经过大变形量（约70%以上度的变形金属经1h 保温，能完成再结晶（﹥95%转变量）的最低温度，定为该金属的再结晶温度。
实验证明，金属的熔点愈高，在其他条件相同时，其再结晶温度也愈高。
金属的再结晶温度(T再) 与其熔点(T熔) 间的关系，大致可用下式表示：T 再=0.4 T熔其中，T 再、T 熔按绝对温度计算，以铜为例，纯铜的熔点是1083℃，系数取0.40时，计算如下：T 再=0.40T熔=0.40×(1083+273)K=542.4K=269.4℃金属的纯度越高，再结晶温度就越低，再结晶过程也就越快。
晶粒组织对Al-Zn-Mg_合金抗应力腐蚀性能的影响
第50卷第5期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.5 2019年5月Journal of Central South University (Science and Technology)May 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2019.05.006晶粒组织对Al-Zn-Mg合金抗应力腐蚀性能的影响叶凌英1, 2, 3，姚学彬1, 2, 3，唐建国1, 2, 3，李红萍1，张新明1, 2, 3(1. 中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙，410083；2. 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南长沙，410083；3. 中南大学有色金属先进结构材料与协同创新中心，湖南长沙，410083)摘要：通过四点弯曲应力腐蚀实验对Al-Zn-Mg合金挤压型材包含不同晶粒组织的试样进行应力腐蚀性能测试，并借助金相组织观察、电子背散射衍射以及透射电镜研究晶粒组织不均匀性对材料抗应力腐蚀性能的影响和作用机理。
研究结果表明：Al-Zn-Mg合金挤压型材从表面至中心依次分布着粗晶组织、等轴晶组织和纤维状组织，其中粗晶组织和等轴晶组织的厚度分别约为60 μm和750 μm，再结晶分数和大角度晶界百分占比均从表面至中心逐渐降低；不同晶粒组织的抗应力腐蚀性能主要与晶粒粒度和晶界微观组织有关，相对于粗晶组织和等轴晶组织，纤维状组织由于再结晶行为受到抑制，晶粒粒度较小，大角度晶界较少，具有更离散的晶界析出相和较窄的无沉淀析出带，从而表现出更好的抗应力腐蚀性能。
关键词：Al-Zn-Mg合金；晶粒组织；抗应力腐蚀性能；晶界微观组织中图分类号：TG146.2 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)05−1049−07Effect of grain structure onstress corrosion resistance of Al-Zn-Mg alloy YE Lingying1, 2, 3, YAO Xuebin1, 2, 3, TANG Jianguo1, 2, 3, LI Hongping1, ZHANG Xinming1, 2, 3(1. School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. Key Laboratory of Nonferrous Metal Materials Science and Engineering, Ministry of Education,Central South University, Changsha 410083, China;3. Nonferrous Metal Oriented Advanced Structural Materials and Manufacturing Cooperative Innovation Center,Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: Stress corrosion cracking(SCC) resistance of the specimens with different grain structures in Al-Zn-Mg alloy extruded profile was investigated through four-point bending test. The relationship and mechanism between grain structure and SCC resistance were studied by means of optical micrograph(OM), electron back scattered diffraction(EBSD) and transmission electron microscope(TEM).The results show that coarse grain structure, equiaxed grain structure and fiber-like structure are distributed from the surface to the center in Al-Zn-Mg alloy extruded profiles.The thickness of coarse grain structure and equiaxed grain structure are about 60 μm and 750 μm, respectively. The fraction of recrystallization and high angle grain boundary(HAGB) decrease gradually from the surface to the center. The SCC resistance of different grain structures is mainly related to grain size and grain boundary microstructures. Compared with the coarse grain and equiaxed grain structures, the fiber-like structure exhibits better stress corrosion cracking resistance because of the smaller grain size, less high angle grain boundary, more spaced grain boundary precipitates (GBPs) and narrower precipitate free zone (PFZ) caused by limiting recrystallization.Key words: Al-Zn-Mg alloy; grain structure; stress corrosion cracking resistance; grain boundary microstructures收稿日期：2018−08−10；修回日期：2018−10−12基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2016YFB0300901) (Project(2016YFB0300901) supported by the National Key Research and Development Program of China)通信作者：唐建国，博士，副教授，从事铝合金材料加工制备研究；E-mail：**************.cn中南大学学报(自然科学版) 第50卷1050Al-Zn-Mg合金由于其具有较高的强度、优良的挤压性能以及良好的焊接性能，是理想的焊接结构材料，在高速列车车体上得到广泛应用。
A7N01S—T5型铝合金在清洗剂中的点蚀敏感性研究
ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ Ｈ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ｈ ａ ｄ ａ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｐ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｈ ｍｌ ｉ ｎ ｍｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ Ｐ Ｈ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｈｅ ｔ
Ｑｈ Ｎｄ ａ ｏ ２ ６ ６ １ １ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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究方向为铝合金组织与性能; 电话: 0771-4979435; E-mail: wenbiaozhou@
图 2 为不同固溶处理条件下型材的力学性能。 可以看出，7N01 型材的强度随固溶温度的升高而降 低，固溶温度从 430 ℃升高到 470 ℃时，强度下降了 7%， 此结果与目前 7000 系合金研究报道的结果有 一定的差异。 对不同固溶温度下型材的导电率进行 多次测试， 测 试结果通过 JMP 进行数值的 变异分 析，结果如图 3 所示。 可以发现，固溶温度升高有助 于提高型材时效的导电率，但提升的幅度较小，这与 型材的内部组织相关。 与细小的动态再结晶组织相
升高先减小后增大。
关键词：7N01 铝合金； 固溶热处理； 再结晶； 应力腐蚀开裂
DOI: 10.14158/j. cnki. 1001-3814. 2015. 04. 064
中 图 分 类 号 ：TG156.9
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2015)04-0223-03
2 结果与分析
2.1 晶界形貌 图 1 为型材人工时效前后的显微组织。可看出，
223
(a) 固溶
Hot Working Technology 2015, Vol.44, No.4
(b) 430℃固溶+时效
(c) 450℃固溶+时效
(d) 470℃固溶+时效
50 μm (e) SEM 形貌
50 μm Al
Effect of Recrystallization Structure on Stress Corrosion Cracking Sensitloy
ZHOU Wenbiao1,2, XIE Shangsheng2, QIN Shan2, JIANG Hongjie2
was investigated by OM and SEM. The effects of recrystallization on stress corrosion cracking were investigated by
combination of mechanical test, electrical conductivity and slow stain rate test (SSRT). The results show that the volume
at different temperatures
比，固溶期间形成的粗大再结晶晶粒分布不均匀，因 此其导电率测量值的方差与极差都比较大。 2.3 应力腐蚀敏感性
对不同再结晶组织的样品经过时效后放入 3.5%NaCl 溶液中进行慢应变速率拉 伸应力腐蚀 试 验，拉伸速率为 1.0×10-6s-1，实验结果如图 4 所示。可
压型材的再结晶组织对应力腐蚀敏感性的影响，为 7000 系合金挤压工艺设计提供一定的借鉴。
1 实验材料及方法
采用 7N01 铝合金型材， 其主要元素的成分为 Al-4.1Zn-1.5Mg(质量分数)，型材分别在 430、450 和 470 ℃固溶 3 h， 随后进行水淬并进行 120 ℃× 15 h+ 180 ℃× 7 h 时效。
采用光镜观察不同固溶热处理条件下型材的再 结晶组织；采用涡流导电仪测试型材的电导率；采用 硬度计测试型材的硬度； 采用慢应变应力腐蚀试验 机测试型材的应力腐蚀敏感性， 应力腐蚀试验参照 HB 7235-95“慢应 变速率应力 腐蚀试验 方法”进行； 采用电子显微镜观察型材的组织、 第二相的分布及 应力腐蚀断口形貌。
(c) 470℃
10 μm
10 μm
图 6 不同固溶热处理温度下型材应力腐蚀断口形貌 Fig.6 Stress corrosion morphologies of extrusions at different solution temperatures
10 μm
3 结果与讨论
7N01 铸锭在挤压热塑性加工条件下发生 压缩 变形时，铸态组织发生强烈的剪切变形，晶格畸变增 加。挤压变形过程所引入的能量被存储在空位、位错 及亚晶界当中。通常来说，铝及铝合金由于层错能较 高，在热变形过程中难以发生非连续动态再结晶，而 是以动态回复的形式消除部分的形变储能。 在高应 变及高应变速率条件下， 金属切变产生的位错相互 缠结，异号位错相消以及亚晶的转动，合金容易发生 几何再结晶和连续动态再结晶， 从而形成细小连续 的再结晶组织。7N01 合金内部含有大量的第二相粒 子，细小的 Al3Zr、Al3Cr 等过渡族弥散相对晶界的迁 移起到钉扎的作用，提高合金整体的再结晶温度，而 大于 1 μm 的第二 相周围则容 易发生位错 的 堆 积 ， 局部储能高，在后续的热处理过程中，容易诱发形核
(a) 430℃
(b) 450℃
0.03 0.0223
0.02
0.01
0.0145
0.0281
0.00
430
450
470
固溶温度 /℃
图 5 不同固溶温度下型材的应力腐蚀敏感性
Fig.5 ISSRT of extrusions at different solution temperatures
通过计算得出不同固溶热处理条件下样品应力 腐蚀敏感性 ISSRT，如图 5 所示。 可发现随固溶温度的 提高，即再结晶粗晶体积分数的增加，应力腐蚀的敏 感性先减小后增加。 通过 SEM 观察发现(图 6)，型材 的腐蚀断口均以韧窝为主，为塑性断裂特征，韧窝尺 寸随着再结晶晶粒大小的增加而增大。 固溶温度为 430℃的断口残留有较多的腐蚀产物。 说明该型材发生 了严重的腐蚀，温度升高后，腐蚀产物的减少比较明显。
结 合 室 温 拉 伸 、电 导 率 测 试 、慢 应 变 速 率 应 力 腐 蚀 试 验 ，研 究 不 同 再 结 晶 组 织 对 合 金 应 力 腐 蚀 敏 感 性 的 影 响 。 结 果 表 明 ：
固溶热处理使得再结晶体积分数增加，合金的力学性能降低，应力腐蚀呈晶间腐蚀特征，应力腐蚀敏感性随固溶温度的
at different temperatures
40.5
导电率 / (%IACS)
40.0
39.5
39.0
38.5
38.0
37.5 430℃
450℃
470℃
图 3 不同固溶温度下型材的导电率对比 Fig.3 Electrical conductivity of extrusions after solution
《热加工工艺》 2015 年 2 月 第 44 卷 第 4 期
再结晶组织对 7N01 铝合金型材应力
腐蚀敏感性的影响
周文标 1,2, 谢尚昇 2, 覃 珊 2, 江鸿杰 2
(1. 北京工业大学, 北京 100022; 2. 广西南南铝加工有限公司, 广西 南宁 530031)
摘 要：采用不同温 度 对 7N01 铝 合 金 型 材 进 行 固 溶 处 理 ，通 过 光 学 显 微 镜 和 SEM 分 析 型 材 的 再 结 晶 组 织 特 征 ，
(1. Beijing University of Technology, Beijing 100022, China; 2. Guangxi Alnan Aluminum Inc, Nanning 530031, China)
Abstract：Solution treatment at different temperature of 7N01 aluminum alloy was carried out. Recrystallization structure
Key words：7N01 Aluminum alloy; solution treatment; recrystallization; stress corrosion cracking
7N01 为日本工业协会的标准合金牌号，是日本 新 干 线 的 主 要 铝 合 金 材 料 之 一[1]，该 合 金 具 有 良 好 的挤压性能，适用于复杂截面铝合金型材的生产，其 产品已广泛应用于轨道交通、建筑等领域。我国不少 铝 加 工 企 业 已 经 开 展 轨 道 交 通 用 7N01 合 金 的 研 究， 但总体性能和日本新干线 7N01 型材相比仍存 在一定的差距，主要体现在应力腐蚀开裂方面。 应 力腐蚀开裂是 7000 系铝合金常 见的腐蚀 行为[2]，大 量的研究已经证实通过过时效或 RRA 时效处理可 以提高合金的耐应力腐蚀性能。 但实际生产发现， 除 了 热 处 理 外 ， 型 材 再 结 晶 组 织 对 7000 系 合 金 的 腐蚀行为也存在较大的影响， 国外曾发表少量相关 的文献[3]报道。 本文通过对不同再结晶晶粒组织的 7N01 合金型材进行应力腐蚀敏感性的分析，探讨挤
fraction of recrystallization increases with the increase of solution temperature. The mechanical properties decrease, and the
stress corrosion cracking sensitivity decreases and then increases, the most significant effect is intergranular corrosion.
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铸态的晶粒组织在挤压过程中沿着挤压方向被明显 地拉长而呈纤维状。与经过人工时效的型材相比，自 然时效的型材在经过混合酸和铬酸的腐蚀之后，在 金相显微镜下很难观察到晶界的位置和晶粒的分 布。 这主要是由于自然时效下，7N01 的晶界析出相 较少， 晶界由于缺少阳极相而使得晶界的腐蚀效果 不明显，人工时效提高了晶界析出相的尺寸和数量， 也说明晶界析出相的阳极溶解是铝合金腐蚀的一个 关键问题。从人工时效后的金相组织可以发现，型材 在挤压过程中形成了大量晶粒细小的动态再结晶组 织。 随固溶温度的升高，晶粒发生长大。 残留在枝晶 间的粗大第二相在挤压过程中被破坏， 破碎的细小 第二相(黑色相)沿挤压方向呈链式排列，通过扫描 电镜分析得知， 这些相为 Al (FeMn)Si 相及少量的 Mg2Si 相。 仔细观察还可以发现，破碎后的第二相周 围通常聚集了大量细小的动态再结晶晶粒。 2.2 强度与导电率