中南大学: 热机械处理实现770MPa高强铝合金

通过热机械处理实现新型Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr合金的高强度和塑性

【背景和问题】

7xxx系列铝合金因高强度而被广泛应用于航空航天和汽车工业。然而，高锌含量铝合金在铸造过程中易出现缺陷，且单纯增加锌含量难以兼顾强度和塑性。为解决这一问题，本研究开发了一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr合金，通过热机械处理（包括均匀化、热挤压、固溶和人工时效）优化其微观结构和力学性能。研究表明，稀土元素Y和Cr的添加能够改善合金的微观结构，提高其综合性能。

【主要方法】

本研究采用半连续铸造法制备新型Al-Zn-Mg-Cu-Y-Cr合金。首先，对铸锭进行均匀化处理（400℃/18h+460℃/24h），以消除成分偏析。随后，将均匀化后的铸锭加热至420℃并保温2小时，进行热挤压（挤压比25，挤压速度1mm/s）。最后，对挤压后的合金进行T6热处理（475℃/2h水淬+120℃/24h人工时效）。通过扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等手段对合金的微观结构进行表征，并通过拉伸试验评估其力学性能。

【结果和意义】

新型Al-8.6Zn-2.6Mg-1.3Cu-0.1Y-0.1Cr合金经过热机械处理后，形成了典型的纤维状晶粒结构，并具有明显的<111>和<001>双重织构。

热挤压过程中，MgZn₂相重新析出并细化，而Al₈Cu₄Y和Al₁₂Cr相保持稳定，有效抑制了晶粒长大。

固溶处理后，合金的再结晶比例增加，双重纤维织构得以保留。人工时效处理进一步促进了高密度纳米级η′相的析出，显著提高了合金的强度。

最终，该合金的抗拉强度达到773.7 MPa，屈服强度为703.3 MPa，延伸率为6.6%，展现出优异的强度-塑性组合。

该研究为高锌含量铝合金的工业化生产提供了新的思路和方法。

【论文信息】

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

通讯作者：曾杰（中南大学）

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

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

论文部分图片，Jianfei Peng et al.,MSEA,2025