7055合金的第二相介绍

1、7055铝合金铸态组织由基体晶粒和均匀分布的第二相颗粒组成，其中第二相主要以网状分布于晶界（图1）。在高温(350~500℃)和长时间(6~24h)均匀化处理后，α(Al)晶粒增大。

2、第二相聚集成骨头状强化相，其主要为T(Al2Zn3Mg5)和S(Cu-MgAl2)相；合金中还存在少量MgZn2、Mg2Si、AlMnFeSi及(FeMn)Al6等相；其中还有部分沉淀相(如Al3Zr)，这些析出相的大小在20~50nm，对晶界有钉扎作用，在变形和固溶处理时阻碍晶粒的长大。这使得再结晶程度和再结晶晶粒尺寸保持恰当的平衡，从而实现强度、抗疲劳和耐腐蚀性能的理想配合。

3、7055铝合金中较高的合金元素含量影响了合金的沉淀动力学过程，但并不改变基本的时效析出过程。典型的强化析出相析出顺序为:

SSSS(过饱和固溶体)-GP区-η'过渡相(MgZn2)-η平衡相(MgZn2)

合金中GP区、η'相和η相的尺寸、数量、分布及晶界无沉淀析出带(PFZ)的特性基本决定了合金的性能。

4、最先析出相为与基体共格的亚稳相，成为热稳定相形成的核心。GP区与基体共格，η'相与基体半共格，η相与基体非共格。

5、η'和η相在淬火和时效过程中直接形成，长时间时效，析出非共格相，且尺寸较大。

6、7055铝合金的宏观性能(如抗拉强度、电导率、断裂韧性、抗腐蚀性能等)主要取决于最终的微观组织(基体沉淀相(MPt)、晶界沉淀相(GBP)和晶间无析出带(PFZ))的形状与特性。

7、单级时效时，随着时间的延长应力敏感性指数降低，其原因是晶界沉淀相粒子长大、间距增加及无析出带变宽。合金分别经室温水淬及沸水淬火时效后，其析出特点如下：

①晶界析出相尺寸差别小，呈链状连续分布；晶界无析出带较窄，平均宽度分别约为33nm和43nm。

②经空气淬火时效后晶界析出相尺寸差别较大，呈不连续分布。

③晶界无析出带很宽，约102nm。

④高温预析出可在晶界形成不连续的析出相，465℃预析出固溶处理在保证合金强度的同时提高了抗应力腐蚀性能，并且随着固溶后预析出时间的延长，晶界上析出相更加粗大离散，合金裂纹的应力强度因子提高，而且应力腐蚀裂纹扩展速率下降，抗拉强度提高6%，电导率下降8%（Srivatsan T S，Anand S，Sriram S。et aL The high-cyclefafigue and fracture behavior of aluminum alloy 7055U3．Matcr Sci，2000，281：292）在T6、T73和RRA 3种状态下，试样的断裂都为沿晶断裂和晶内断裂，2种形式同时存在的混合型断裂，只是不同热处理条件下沿晶断裂与晶内断裂所占比例不同，对应的延伸率也不同，即T73＞T6＞RRA。

8、T6状态下合金晶内析出相细小且均匀弥散分布，晶界析出相呈条状且连续分布，晶界PFZ很窄。经RRA处理后，晶内析出相长大，晶界析出相明显粗化且变得不连续，晶界PFZ变宽，平行的带状组织仍然存在。T73处理后，晶内和晶界析出相粗化更为明显，晶界PFZ进一步加宽（李海，郑子樵，王芝秀．7055铝合金二次时效特征研究-(Ⅱ)显微组织与断口形貌特征．稀有金属材料与工程，2005，34：1230）

9、基体沉淀相(MPt)决定着合金的强度。何种MPt能获得最佳强韧性和抗应力腐蚀性能的配合至今没有定论。P.N.Alder等认为，当基体析出相主要为GP区时，合金强度最高，此时强化主要来源于GP区在基体中所引起的内应力以及位错穿过它们所引起的化学效应对位错的阻碍作用；J.K.Park等认为，当基体组织主要为η'相时，强化效果最好。

10、无论是何种质点作为强化相，其体积分数越大、越弥散，则强化效果越好。若沉淀相质点刚性大，且分布很均匀，则对抗应力腐蚀性能及韧性有利。

11、晶界沉淀相(GBP)在很大程度上依赖于晶界结构，GBP的大小和形态会因晶界不同而出现较大差异。连续网状分布的GBP降低了合金的性能，这是因为:

①合金时效后晶界沉淀物多为η'相或η相，它们相对于基体有一定的可动性，在变形过程中会阻碍晶粒的相对运动，从而降低了材料的韧性及塑性。

②根据阳极溶解模型和氢脆机理，连续链状的晶界组织会提高合金的SCC敏感性，因此，为了提高韧性和抗SCC性能，晶界沉淀相最好为不连续分布的粗大半(非)共格质点。（刘胜胆，张新明，游江海。等．微量锆对7055型铝合金淬火敏感性的影响[J]．稀有金属材料与工程，2007，(4)：607）

12、影响合金性能的另一个参数是晶界无沉淀带(PFZ)，其在淬火时出现在晶界附近。这些区域都比较弱，容易发生应力腐蚀断裂。（刘胜胆，张新明，游江海。等．微量锆对7055型铝合金淬火敏感性的影响[J]．稀有金属材料与工程，2007，(4)：607）

13、综上，优化高溶质合金的热处理工艺，来控制微观组织，就是使得基体沉淀相(MPt)、晶界沉淀相(GBP)、晶界无沉淀带(PFZ)三者获得最佳组合，实现合金高强、高韧、耐蚀的优化匹配。