——导读——
Al-Zn-Mg-Cu铝合金峰时效（T6）强度最高，但易遭受晶间腐蚀（IGC）、层状腐蚀（EXCO）及应力腐蚀开裂（SCC）。为提高耐蚀性，开发了T74、T76等过时效T7X工艺，却导致15%–20%的强度损失，回归再时效（RRA）工艺可同时提升强度与耐SCC性能。本文针对7055铝合金设计连续回归再时效（CRRA）工艺，重点考察回归后两种冷却速率对组织、性能及析出相化学成分的影响，旨在为协同提升铝合金强度与耐蚀性、保障工业应用安全提供理论依据与工艺参考。核心发现是：
预形成的GP II区转变为η′相，抑制了回归过程中的强度下降。
回归处理促进Cu优先取代Zn和Al而非Mg，形成富Cu聚集体。
CRRA处理后，含150–1500个原子的析出相Zn含量更低、Cu含量更高，与>1500原子的析出相相比成分差异显著。
回归后炉冷（45°C/h）比空冷（3300°C/h）赋予7055合金更优的综合性能。
图文链接：Revisiting the evolution of strength and microstructure of aluminum alloy 7055 during continuous retrogression and re-ageing treatment
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.08.037
——摘要——
研究了7055铝合金在连续回归再时效（CRRA）处理中、不同回归冷却速率的强度与组织演变。结果表明：预时效后GP II区为主强化相，其Zn/Mg与(Zn+Cu)/Mg原子比分别为1.24和1.36；回归阶段这些粒子逐步转化为η′相，在90 min内阻止强度降低。与此同时，溶质Cu原子通过取代Zn和Al（而非Mg）进入聚集体（团簇、GP II区、η′相），导致CRRA样中聚集体成分与预时效样产生差异。此外，回归后空冷（3300°C/h）通过二次析出提高强度；炉冷（45°C/h）则进一步提升电导率，并增加基体析出相和晶界析出相中的Cu含量，且不影响屈服强度，从而获得更优的综合性能。
——研究背景——
Al-Zn-Mg-Cu铝合金因综合性能优异，被广泛用于航空航天和轻量化汽车结构件[[1],[2],[3],[4]]。作为典型的可时效强化铝合金，其性能受热处理制度严格控制。峰时效（T6）态强度最高，但易遭受晶间腐蚀（IGC）、层状腐蚀（EXCO）及应力腐蚀开裂（SCC）[[5],[6],[7]]。为提高耐蚀性，开发了T74、T76等过时效T7X工艺，却伴随15%–20%的强度损失[8,9]。70年代，Cina提出回归再时效（RRA）工艺，旨在同时提升强度与耐SCC性能[10]。
典型RRA制度分三步：预时效、回归、再时效。预时效获得富含细小GP区或η′相的峰时效组织，为后续回归处理晶界微结构调控奠定基础[11,12]。回归阶段最关键：预先存在的析出相部分回溶，为再时效二次析出提供溶质；同时晶界析出相（GBPs）粗化并沿晶界连续分布[9,[13],[14],[15]]。再时效阶段重新形核析出，使强度恢复至T6水平[13,16]。
近几十年研究集中于RRA参数优化。早期将T6试样快速加热至200–230°C并短时保温（数秒至数分钟）[14,17]。为适配大截面件，趋势转向降低回归温度、延长保温时间。Yang等[8]对Al-6.0Zn-2.3Mg-1.8Cu合金采用120°C/24 h+180°C/60 min+120°C/24 h；Ren等[15]在7055合金使用170°C/70 min获得强度与耐蚀良好匹配；Wang等[11]提出160°C/90 min对7085合金最佳；Reda等[18]将7075合金回归时间延长至250 min；Hou等[9]进一步降至155°C并延长时间。同时优化预时效及回归升温速率：Xu等[19]发现7150合金采用60°C/24 h预时效+5°C/min升温可兼顾强度与耐蚀；接近峰时效的105°C/24 h+3°C/min升温亦更适于工业化[20]；升温速率（1–10°C/min）对性能影响也被系统研究[21]。此外，回归至再时效阶段的冷却速率逐渐受关注，虽报道慢冷利于厚度方向均匀性[22,23]，但其对组织与性能的具体作用仍不清晰。
RRA中晶内析出相演变决定强度，而晶界析出相特征则主导耐蚀性。大量研究认为RRA后沿晶界不连续分布的粗化GBPs可阻断腐蚀通道并作为氢陷阱，同时提升IGC抗力与缓解氢脆（HE）[[24],[25],[26],[27],[28]]。亦有观点指出GBPs中Cu含量升高导致GBPs/基体腐蚀电位差减小，是耐蚀性提高的主因，而非GBPs形貌[19,29]。过时效改变7050合金析出相与基体中Cu分布，显著改善HE抗力[30]。Zn、Mg作为主强化相（GP区、η′相）元素，也深刻影响腐蚀行为：Zn电极电位低，降低GBPs电位，故通过时效降低GBPs及基体Zn含量可减小电位差[31,32]；Mg在晶界偏聚弱化晶界并与H相互作用诱发HE[33,34,35]；Zhao等[36,37]发现峰时效或过时效后晶界及氧化膜中Mg含量低于固溶态，是HE抗力提升的原因之一。厘清时效过程中溶质元素演化对揭示腐蚀机理至关重要，但复杂RRA过程中的元素再分配尚待深入阐明。
为此，本文针对7055铝合金设计连续回归再时效（CRRA）工艺，重点考察回归后两种冷却速率对组织、性能及析出相化学成分的影响，旨在为协同提升铝合金强度与耐蚀性、保障工业应用安全提供理论依据与工艺参考。
——图文导览——
图1时效处理示意图及相应实验参数
图2 CRRA处理各阶段样品性能变化：(a)典型工程应力-应变曲线，(b)硬度与电导率
图3沿[110]Al轴拍摄的晶内BF像：(a)样品A，(b)样品C，(c)样品E(炉冷)，(d)样品E(空冷)
图4 (a)样品A沿[110]Al轴的HRTEM像，(b-e)对应于(a)中黄色虚线区的FFT衍射图
图5样品C沿[110]Al轴的HRTEM像及对应FFT衍射图：(a,b)GPⅡ区，(c,d)η′相，(e,f)η′相，(g,h)η相
图6沿[110]Al轴的HRTEM像及对应FFT衍射图：(a-d)样品E(炉冷)，(e-h)样品E(空冷)
图7晶界HAADF-STEM像及对应EDS元素分布图：(a)样品A，(b)样品C，(c)样品E(炉冷)，(d)样品E(空冷)
图8不同时效状态下合金的APT重构图，析出相以20 at.%(Zn+Mg+Cu)等浓度面显示：(a)样品A，(b)样品B，(c)样品C，(d)样品E(炉冷)，(e)样品E(空冷)
图9不同时效阶段合金3 at.%Cu等浓度面，取自APT数据集：(a)样品A，(b)样品B，(c)样品C，(d)样品E(炉冷)，(e)样品E(空冷)
图11各阶段团簇体成分：(a)样品A，(b)样品B，(c)样品C，(d)样品E(炉冷)，(e)样品E(空冷)
图12样品C中两个团簇体合并形成粗大析出相的proxigram分析（保留20 at.%(Zn+Mg+Cu)等浓度面）
——结论——
通过分阶段追踪CRRA处理全过程，系统揭示了性能、组织与析出相化学成分的协同演变规律，主要结论如下：
预时效态样品A中以GP II区为主强化相，其富Zn并含少量Cu，Zn/Mg、(Zn+Cu)/Mg与Zn/Cu原子比分别为1.24、1.36和12.22。
回归处理期间，GP II区向η′相的转变最为显著，可在90 min内抑制强度下降；同时Cu优先取代Zn和Al而非Mg，形成富Cu团簇、GP II区及η′相。
CRRA处理后，晶内与晶界所有析出相均富Cu，且可按尺寸分为两类：大析出相（>1500原子）成分与预时效态相近，Zn/Mg≈1.2–1.3，(Zn+Cu)/Mg≈1.4–1.5；小析出相（150–1500原子）Zn含量降低、Cu含量升高。
回归后再空冷（3300°C/h）可促进再时效二次析出，使屈服强度高于预时效态；炉冷（45°C/h）则进一步促进Cu向析出相分配，提高电导率且不降低屈服强度，随后再时效对炉冷样屈服强度影响甚微。
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