Al-Zn-Mg-Cu合金再结晶的控制及亚晶界对MgZn2粒子析出的影响

摘要

在Al-Zn-Mg-Cu合金的制造中往往希望得到较少的再结晶组织，因为粗大的再结晶晶粒会显著影响该系铝合金的强度、断裂韧性及抗腐蚀性能。当MgZn2相在基体中以半共格状态(η'-MgZn2)弥散析出，并且没有长大粗化时，铝合金才会获得很高的力学性能;而固溶后的合金在淬火过程中形成的粗大的平衡相是淬火敏感性产生的主要原因。因此，本文深入研究了亚晶界对MgZn2相析出的影响，以及以上两个因素耦合后材料的性能，并得到了如下结论:
　　(1) TMT处理获得的纳米/亚微米MgZn2粒子同时具备一定的体积分数及热稳定性时，可以阻碍变形和固溶过程中晶界的迁移，从而有效的降低了固溶后再结晶体积分数。与基体共格的Al3(Sc，Zr)粒子降低了Al3Zr粒子的晶界贫化程度，有明显的钉扎位错及晶界迁移的作用，从而抑制了热变形及固溶处理过程中的再结晶，将固溶后基体的再结晶百分数降低到10％以下。分级均匀化有利于Al3Zr粒子在晶内、晶界均匀析出，进而降低合金最终的再结晶百分数。
　　(2)随着Al-Zn-Mg-Cu合金中界面（亚晶界）体积百分数的增多，升温时效过程中MgZn2相，尤其是非平衡的η'相析出激活能降低，导致其析出温度提前。根据计算结果，η'相析出激活能降低与亚晶界提供的界面能接近。界面（亚晶界）对MgZn2相降温过程的影响与升温过程相似，即η'相析出温度提前。这可能对淬透性产生复杂的影响。
　　(3)大量存在的亚晶可以产生显著的亚结构强化，同时促进强化相的析出，提高合金的硬度和强度。相比大角度晶界，小角度晶界能量较低，不易形成腐蚀通道，同时亚晶界有效促进了第二相的析出，增加了第二相的形核质点，从而降低了第二相在晶界连续析出的可能性，进而提高了Al-Zn-Mg-Cu合金的耐腐蚀性能。亚晶界由于促进了第二相粒子的析出，提高了合金的淬火敏感性。