劉勝膽 ，李承波 ，歐陽惠 ，鄧運(yùn)來 ，張新明 ，劉星興

(1.中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；2.中南大學(xué) 教育部有色金屬材料科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083)

7000系鋁合金是時(shí)效強(qiáng)化合金，具有密度低、強(qiáng)度高、韌性和耐腐蝕性較好等特點(diǎn)，一直廣泛被用作航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。近些年來飛機(jī)逐漸朝著大型化方向發(fā)展(如空客的A380客機(jī))，為了實(shí)現(xiàn)減重增效、降低成本、提高可靠性和延長(zhǎng)壽命等目的，傾向于采用大型高性能整體結(jié)構(gòu)件，這就對(duì)高綜合性能厚截面的7000系鋁合金材料提出了需求。淬火敏感性是制約大尺寸、厚截面材料性能提高的一個(gè)關(guān)鍵因素。7000系鋁合金材料固溶后進(jìn)行淬火時(shí)，如果冷卻速率減小，時(shí)效后的硬度、強(qiáng)度、塑性等性能將下降[1-2]，這通常被稱為淬火敏感性。若合金的淬火敏感性很高，其厚截面材料往往出現(xiàn)難以淬透的現(xiàn)象[3-4]，即中心層的性能低，特別是在必須控制淬火殘余應(yīng)力而需要減小冷卻速率時(shí)尤顯突出[5]。為了解決這個(gè)問題，人們?cè)诤辖鸪煞旨爸苽涔に嚨确矫骈_展了大量的工作，相繼開發(fā)了 7050、7010、1933、7040、7037、7085和7081等系列低淬火敏感性合金(化學(xué)成分如表1所列)[6-11]，并嚴(yán)格控制厚截面材料的制備工藝以保證其最終的高綜合性能，表2列出了部分材料性能的保證值。較新的7085、7081和7037鋁合金的性能明顯高于傳統(tǒng)的7050和7040等合金。例如，7085鋁合金淬火敏感性低，產(chǎn)品的最大厚度可達(dá) 300 mm，且具有較高的強(qiáng)度和良好的損傷容限，與7050-T7451/7010-T7651厚板相比，7085-T7651厚板的屈服強(qiáng)度在長(zhǎng)向可高出60～80 MPa，在短橫向高出50～60 MPa，斷裂韌性(KIC)L-T取向的高出3～7 MPa·m1/2，T-L取向相當(dāng)；當(dāng)板材厚度從100 mm增至180 mm時(shí)，7085合金的屈服強(qiáng)度幾乎沒有下降[12]。7085鋁合金的特大鍛件已用作空中客車 A380客機(jī)的后翼梁，尺寸為6.4 m×1.9 m，質(zhì)量達(dá)3 900 kg，是至今為止最大的飛機(jī)模鍛件。

表1 一些低淬火敏感性合金的化學(xué)成分Table1 Chemical compositions of some alloys with low quench sensitivity

表2 部分合金材料的性能Table2 Properties of some alloy materials

1 淬火敏感性機(jī)理

眾所周知，7000系鋁合金的高強(qiáng)度和高硬度主要是通過時(shí)效于鋁基體中析出高密度納米級(jí)沉淀強(qiáng)化相η′(MgZn2)來實(shí)現(xiàn)的[13-15]。一般而言，η′相越細(xì)小、體積分?jǐn)?shù)越高，合金的強(qiáng)度越高。η′相的體積分?jǐn)?shù)受到合金元素Zn和Mg含量的影響，Zn和Mg的含量越高，η′相的體積分?jǐn)?shù)越高。7000系鋁合金在固溶處理后，需快冷至室溫，以將合金元素Zn、Mg和Cu元素“凍結(jié)”在Al基體中，形成過飽和固溶體，為時(shí)效調(diào)控性能奠定基礎(chǔ)。淬火過程中過飽和固溶體不穩(wěn)定，當(dāng)小于臨界冷卻速率時(shí)，會(huì)發(fā)生分解而在晶內(nèi)和(亞)晶界上析出平衡相(通常為η(MgZn2)相)[14,16-20]，如圖1所示。這些相尺寸較大，幾乎沒有強(qiáng)化效果，同時(shí)消耗了很多的Zn、Mg合金元素，大大降低了Al基體中溶質(zhì)原子濃度和空位濃度。溶質(zhì)原子濃度的降低導(dǎo)致時(shí)效后基體中可形成的η′強(qiáng)化相的體積分?jǐn)?shù)大大減小，而且平衡相周圍存在無沉淀析出帶(PFZ)；空位濃度的減小降低了沉淀強(qiáng)化相的彌散程度、增加了尺寸，從而導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和硬度降低。這通常被認(rèn)為是合金強(qiáng)度和硬度淬火敏感性產(chǎn)生的主要原因[14,16-20]。淬火速率減小促使晶界及亞晶界上粗大平衡相的析出，增加了晶界第二相的尺寸和覆蓋率以及晶界無沉淀析出帶(PFZ)寬度[16,21]，提高了合金變形時(shí)沿晶和沿亞晶斷裂的比例和腐蝕環(huán)境下沿晶侵蝕速率，從而降低合金時(shí)效后的韌性、塑性及抗晶間、剝落等腐蝕能力[22-25]。

圖1 7000系鋁合金固溶后緩冷時(shí)晶內(nèi) Al3Zr粒子[20]和晶界[14]上析出的粗大第二相Fig.1 Coarse second phase formed on Al3Zr dispersoids in grain[20](a) and on grain boundary[14](b) during slow quenching of 7000 series aluminum alloy after solution heat treatment

為了深入認(rèn)識(shí)合金淬火敏感性機(jī)理，對(duì)7000系鋁合金固溶后淬火過程中第二相的析出行為進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)除了η相外，還可能有S相和T相[26-29]。這些相的析出通常是一個(gè)非均勻形核和長(zhǎng)大的過程，而其形核位置常包括晶界、亞晶界、含 Cr、Mn、Zr等彌散粒子及細(xì)小的Al2Cu粒子[6,16,18-19,28,30-33]，典型的如圖1所示。GODARD等[26]在研究AA7010合金淬火過程中的析出序列發(fā)現(xiàn)，在較高溫度時(shí)η平衡相優(yōu)先在Al3Zr彌散粒子和晶界上非均勻形核析出；在較低溫度下時(shí)(如250 ℃)，首先觀察到η平衡相析出，其次S相和T相；在更低溫度時(shí)(＜200 ℃)，觀察到η'相的均勻析出。LIU等[27]對(duì)7055鋁合金分級(jí)淬火時(shí)的微觀組織演變進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在235 ℃保溫時(shí)先后觀察到η平衡相和S相的形成，在355 ℃時(shí)晶界和彌散粒子上都觀察到η平衡相的析出，在415 ℃保溫至1 800 s時(shí)，晶內(nèi)的彌散粒子上未能發(fā)現(xiàn)η平衡相的形成。李培躍等[34]對(duì) 7050鋁合金淬火析出相的脫溶析出行為進(jìn)行了研究，認(rèn)為充當(dāng)η平衡相的非均質(zhì)形核核心的次序?yàn)榫Ы?、亞晶界和Al3Zr等彌散相粒子。在Al-8.0Zn-2.0Mg-1.6Cu-0.13Zr合金中，淬火時(shí)η平衡相先后在晶界和晶粒內(nèi)部析出[33]。在不同位置形成的η平衡相的尺寸有差別，如DESCHAMPS等[35]研究發(fā)現(xiàn)，晶內(nèi)Al3Zr彌散粒子上析出的η平衡相的尺寸較晶界上的大，認(rèn)為是因?yàn)棣瞧胶庀嘣贏l3Zr粒子上析出的溫度較在晶界上析出時(shí)的溫度更高。而當(dāng)η平衡相都在Al3Zr彌散粒子上形核時(shí)，位于再結(jié)晶晶粒內(nèi)部的η平衡相的尺寸往往較亞晶粒中的更大[16]，這與Al3Zr彌散粒子的性質(zhì)有關(guān)系。此外，有學(xué)者嘗試通過測(cè)定固溶體晶格常數(shù)來解釋 7000系鋁合金的淬火敏感性機(jī)理[36]，認(rèn)為過飽和固溶體晶格畸變?cè)叫?，合金的淬火敏感性越低?/p>

2 淬火敏感性的主要評(píng)價(jià)方法

7000系鋁合金時(shí)效后的性能隨淬火速率減小而下降的程度越大，則淬火敏感性越高。通過不同介質(zhì)淬火、末端淬火、建立C曲線(連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變(CCT)曲線及時(shí)間—溫度—性能(TTP)曲線)等可評(píng)價(jià)7000系鋁合金淬火敏感性的高低。

2.1 不同介質(zhì)淬火

合金固溶后在不同介質(zhì)(如不同溫度的水、鹽水、油、空氣、多聚物溶液等)進(jìn)行淬火時(shí)，可獲得不同的冷卻速率(一般 1 ℃/s左右至 1 000 ℃/s左右)[14,29,37-38]，是評(píng)價(jià)合金淬火敏感性高低最簡(jiǎn)便的方法。通過式(1)計(jì)算冷卻速率減小導(dǎo)致時(shí)效后性能下降程度，可評(píng)價(jià)淬火敏感性的高低[39]：

式中：Q為冷卻速率減小而導(dǎo)致性能下降的程度；P[F]為冷卻速率最快(通?？刹捎檬覝厮?約20 ℃)淬火)時(shí)對(duì)應(yīng)的性能；P[S]為更小冷卻速率(如采用100 ℃水，油和空氣等淬火)時(shí)對(duì)應(yīng)的性能。顯然，Q值越大，則說明合金的性能隨冷卻速率的減小而降低的程度越大，即淬火敏感性越高。采用這種方法，人們就冷卻速率對(duì)合金的時(shí)效行為[17,40]、拉伸性能[1,41]、韌性[22,42]、斷裂行為[25]、應(yīng)力腐蝕[43]以及Zr元素對(duì)淬火敏感性的影響[19]等開展了研究。

2.2 C曲線

通過建立鋁合金的時(shí)間—溫度—性能(TTP)曲線可以評(píng)價(jià)其淬火敏感性的高低。TTP曲線往往呈“C”形。FINK和WILEY[44]最早較系統(tǒng)地研究了約1.6 mm的 AlZnMgCu(75S)合金薄板的性能和淬火速率的關(guān)系，并建立了該合金的時(shí)間—溫度—拉伸強(qiáng)度性能曲線，獲得了75S合金的淬火敏感溫度區(qū)間為290～400℃。此外，人們還對(duì)7075、7175、7050、7010、7055、7085和1933等合金的TTP曲線進(jìn)行了研究[3,8,45-49]，作者將這些曲線繪制在一起，如圖2所示[20]，并對(duì)這些合金的淬火敏感性進(jìn)行了分析。

圖2 典型的Al-Zn-Mg-Cu合金的TTP曲線[20]Fig.2 TTP curves for typical Al-Zn-Mg-Cu alloys[20]

由從圖2中曲線的位置可知，在這些合金中，7055、7075和7175具有較高的淬火敏感性，而7085和1933的淬火敏感性很低。不同合金TTP曲線的鼻尖溫度不同，7055-T6合金具有最高的鼻尖溫度為355℃，7085-T76合金的鼻尖溫度最低為295 ℃；7085和1933合金在鼻尖溫度的轉(zhuǎn)變時(shí)間均大于1s，而其他合金均小于1 s，7055-T6合金的轉(zhuǎn)變時(shí)間最短，約為0.149 s，因此淬火敏感性最高，1933-T73合金的轉(zhuǎn)變時(shí)間最長(zhǎng)，約為 4.776 s，因而淬火敏感性最低。7055-T6合金的淬火敏感溫度區(qū)間最大，約為259℃，而7085-T76合金的最小，約為180 ℃。時(shí)效制度也會(huì)改變淬火敏感溫度區(qū)間，如7075-T6合金的淬火敏感溫度區(qū)間比7075-T73合金的寬了約20 ℃。這些合金的淬火敏感性不同主要是化學(xué)成分及微觀組織的差異造成的，文獻(xiàn)[20]對(duì)此進(jìn)行了深入地分析。

利用合金的TTP曲線可確定合金淬火時(shí)的臨界冷卻速度[20,49]，為淬火介質(zhì)的選擇、淬火工藝的制定和優(yōu)化提供依據(jù)，使厚截面材料既能獲得高的力學(xué)性能又有低的殘余應(yīng)力[5,45,50]。依據(jù)TTP曲線還可預(yù)測(cè)淬火速率對(duì)合金性能的影響。CCT曲線也可用于確定合金的臨界冷卻速率，如李紅英等[51]通過連續(xù)的相對(duì)電阻法和X射線衍射法獲得了7475鋁合金鍛件的CCT曲線，確定其臨界冷卻速率為100～110 ℃/s。

2.3 末端淬火

末端淬火是研究鋁合金淬火敏感性的一種有效方法，尤其還可用于表征厚截面產(chǎn)品的淬透性。該方法最初用于鋼鐵材料淬透性的評(píng)價(jià)，后被人們應(yīng)用于鋁合金，并對(duì)此法改進(jìn)以更好地研究和評(píng)價(jià)高強(qiáng)鋁合金的淬火敏感性及淬透性[52-53]。末端淬火過程中對(duì)鋁合金棒狀試樣(截面形狀可為圓形或方形)的一端進(jìn)行強(qiáng)烈的噴淋冷卻(如圖3(a)所示)，在試樣的長(zhǎng)度方向上可獲得不斷減小的冷卻速率(如圖3(b)所示)，通過測(cè)試時(shí)效后的性能(如硬度)與離噴水端距離的關(guān)系曲線(常稱為淬透性曲線)，可評(píng)價(jià)合金淬火敏感性的高低和厚截面材料的淬透層深度[4,10,54]。末端淬火試驗(yàn)時(shí)，可采用不同介質(zhì)，改變介質(zhì)的噴淋壓力和流量，從而研究淬火工藝對(duì)材料淬透性的影響[55-56]。熊柏青等[10]采用這種方法對(duì)一新型合金(Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu-0.12Zr)、7B04和7150合金的淬透性進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)新型合金的淬透深度達(dá)到120 mm以上，而7B04合金和7150合金分別約為20 mm和55 mm，這說明該新型合金具有低的淬火敏感性。張勇等采用末端淬火方法研究了 7050鋁合金軋制板材的淬火敏感性[4]，確定了該合金中η平衡相在淬火時(shí)析出的臨界冷卻速率在40～60 ℃/s 之間。此外，有學(xué)者嘗試采用端淬的方法來獲得合金的C曲線[57]。

圖3 末端淬火及試樣中離噴淋端不同位置(P1～P5)處冷卻曲線示意圖Fig.3 Schematic of end quenching(a) and cooling curves at different positions (P1-P5) from quenched end in specimen(b)

3 影響淬火敏感性高低的因素

回顧以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，影響7000系鋁合金淬火敏感性的因素主要包括化學(xué)成分、制備工藝及微觀組織，而化學(xué)成分和制備工藝又會(huì)影響微觀組織，下面對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)。

3.1 合金元素的影響

7000系鋁合金中主要包括了主合金元素Zn、Mg和Cu，微合金化元素Cr、Mn、Zr和Sc等，以及雜質(zhì)元素 Fe和Si，其含量和比例對(duì)合金的淬火敏感性都有影響。

3.1.1 主合金元素

Zn和Mg是主要的合金元素，其添加可形成η等強(qiáng)化相，一般而言，合金元素總含量越高，固溶后溶質(zhì)原子濃度升高，增加了冷卻時(shí)固溶體的分解傾向，增加合金的淬火敏感性[58-59]。Zn、Mg和Cu元素含量增加通常都會(huì)提高合金的淬火敏感性[54,59-60]。DENG等[54]通過末端淬火實(shí)驗(yàn)研究了Mg含量對(duì)7085型鋁合金淬火敏感性的影響，結(jié)果表明合金中Mg含量為1.0%、1.4%和2.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，其淬透層深度分別為100 mm以上、65 mm和40 mm，因此，該合金的淬火敏感性隨Mg含量的增加而增加。Mg含量的增加會(huì)降低其它主要元素在鋁中的溶解度[61]，MgZn2相析出的驅(qū)動(dòng)力增大，析出的峰值溫度提高，溫度變化區(qū)間也增大[54]，因而淬火敏感性增加。添加 Cu元素會(huì)增加淬火敏感性，這是因?yàn)镃u會(huì)降低Zn和Mg在鋁基體中的溶解度，并提高過飽和度[58]。在Zn、Mg、Cu 3種元素中，BRYANT[58]和LI等[36]認(rèn)為Cu元素對(duì)淬火敏感性的影響最大，其次是 Mg和Zn，但GARCIA-CORDOVILLA 和LOVIS[37]根據(jù) Zn和Cu對(duì)固態(tài)相變的影響認(rèn)為Cu和Zn對(duì)淬火敏感性的影響相當(dāng)，劉文軍[29]認(rèn)為Mg元素對(duì)淬火敏感性的影響最顯著。在總含量相當(dāng)時(shí)，調(diào)整Zn、Mg、Cu 3種元素之間的比值可改變合金的淬火敏感性。如B95合金的淬火敏感性會(huì)因w(Zn)/w(Mg)比值增加而減小[61]，降低 Cu+Mg總量和提高w(Zn)/w(Mg)比值可顯著降低7175鋁合金的淬火敏感性，w(Zn)/w(Mg)比值增加可推遲固溶體的分解[59]。從表1中一些低淬火敏感性合金的化學(xué)成分變化可知，Zn含量呈上升的趨勢(shì)，Mg和Cu含量呈下降的趨勢(shì)，w(Zn)/w(Mg)比值整體呈上升的趨勢(shì)，這說明這些成分的調(diào)整是有利于淬火敏感性的降低。但Zn含量上升會(huì)增加合金的密度，如7050鋁合金的密度約2.83 g/cm3，而7085的約2.85 g/cm3，這對(duì)航空構(gòu)件的輕量化不利。因此，在主合金元素影響淬火敏感性的規(guī)律及影響機(jī)理方面仍需開展更深入、系統(tǒng)的工作，為研發(fā)低密度、低淬火敏感性鋁合金奠定基礎(chǔ)，滿足航空工業(yè)輕量化發(fā)展的需求。

3.1.2 微合金化元素

在7000系鋁合金中微合金化元素通常有Cr、Mn、Zr、Sc等，其主要目的是提高合金的再結(jié)晶溫度，阻礙熱變形和隨后固溶處理時(shí)再結(jié)晶的發(fā)生，細(xì)化晶粒，從而改善合金的性能[62-65]。Cr和Mn可加速固溶體的分解，提高合金淬火時(shí)的臨界冷卻速率，增加淬火敏感性；相比之下，Zr可保持Zn、Mg和Cu在鋁固溶體中的穩(wěn)定性，減小淬火敏感性，提高半成品的淬透性[66]。在7000系鋁合金中采用Zr代替Mn和Cr，能夠顯著降低淬火敏感性[41,58,67]。含Zr合金均勻化后常析出共格的 Al3Zr相，而含 Cr合金中析出非共格的E(Al18Cr2Mg3)相。冷卻速率較小時(shí)，粗大平衡相更易于非共格的E相上析出。在2～40 ℃/s的冷卻速率范圍內(nèi)，含Zr合金具有更高的強(qiáng)度；以Zr代Cr可使125 mm厚的板材強(qiáng)度提高約50 MPa，同時(shí)保持?jǐn)嗔秧g性相當(dāng)[67]。因此，低淬火敏感性合金中的 Cr含量都很低，如表1所列。B93合金添加Zr后淬火敏感性增加，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加Co元素可顯著降低淬火敏感性[61]。Sc的加入可降低Al-Zn-Mg-Cu合金固溶體的穩(wěn)定性，其作用較 Zr和Mn要大，但小于Cr的；Sc含量越高時(shí)，保持的非再結(jié)晶組織越多，亞晶粒平均尺寸越小，亞晶界越多[68]，而緩冷時(shí)，η平衡相形核的位置越多，合金的淬火敏感性越高。

微量元素的含量對(duì)合金淬火敏感性也有很大的影響。B95合金的淬火敏感性隨Cr和Mn含量的減小而降低[61]。本文作者研究了Zr含量(0～0.15%)對(duì)7055型鋁合金淬火敏感性的影響[39]，發(fā)現(xiàn)和無Zr合金相比，含Zr合金的淬火敏感性增加，當(dāng)Zr含量為0.1%時(shí)，合金具有最高的淬火敏感性，此時(shí)經(jīng)空氣淬火的合金時(shí)效后強(qiáng)度較水淬的低了30%。

3.1.3 雜質(zhì)元素

眾所周知，F(xiàn)e和Si是7000系鋁合金中的主要雜質(zhì)元素，對(duì)塑性、韌性等有不利影響，但對(duì)淬火敏感性有沒有顯著的影響還不清楚，公開的報(bào)道很少。從表1可知，合金中的Fe、Si雜質(zhì)元素含量呈先降低再有所上升的趨勢(shì)，似乎對(duì)淬火敏感性沒有太大的影響。但有學(xué)者認(rèn)為它們的存在可能會(huì)增加合金的敏感性，并加強(qiáng)微量元素的作用[69]。為了能夠全面認(rèn)識(shí) 7000系鋁合金的淬火敏感性，有必要開展這方面的工作，探明其影響規(guī)律和作用機(jī)理，為控制雜質(zhì)元素含量進(jìn)一步改善材料綜合性能提供依據(jù)。

3.2 微觀組織的影響

就微觀組織對(duì) 7000系鋁合金淬火敏感性的影響而言，主要考慮淬火過程中充當(dāng)平衡相非均勻形核的位置和數(shù)量，如晶界、亞晶界、彌散粒子及粗大金屬間化合物。當(dāng)合金中僅有晶界和粗大金屬間化合物時(shí)，淬火敏感性很低[16]。彌散粒子的影響不僅取決于粒子的種類，還取決于粒子的形態(tài)和尺寸。合金中添加Cr形成非共格的E(Al18Cr2Mg3)相，更容易激發(fā)平衡相的形核，因此淬火敏感性很高[20,67]；在含Zr合金中，細(xì)小共格Al3Zr粒子的存在對(duì)淬火敏感性沒有明顯的影響，而大的非共格Al3Zr粒子的存在增加了合金的淬火敏感性[16]。合金中的再結(jié)晶程度對(duì)淬火敏感性有很大的影響[22,70-71]。如在7050鋁合金中再結(jié)晶分?jǐn)?shù)從15%增至 80%時(shí)，合金時(shí)效后的強(qiáng)度下降程度從 6%增至12%，而斷裂韌性下降程度從45%減小至32%，但伸長(zhǎng)率下降程度差別不大[22]。合金中亞晶界數(shù)量的增加導(dǎo)致緩冷時(shí)η平衡相析出的數(shù)量增多，提高淬火敏感性[16]；而亞晶界的取向差增大可增加η平衡相形核率，從而提高淬火敏感性[72]。僅考慮淬火敏感性時(shí)，合金中的界面(晶界，相界)越少越好，但會(huì)降低其它性能。因此，需要開展更深入的工作來探明最佳的微觀組織模式，使合金具有低淬火敏感性的同時(shí)還具有高強(qiáng)度高韌性耐蝕及良好的抗疲勞性能。

3.3 制備工藝的影響

一般來講，7000系鋁合金的制備過程主要包括熔煉和鑄造、鑄錠均勻化、塑性變形、固溶、淬火和時(shí)效，每一個(gè)工序?qū)Υ慊鹈舾行远紩?huì)產(chǎn)生影響。

3.3.1 鑄造工藝

鑄造工藝會(huì)影響固溶體的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響淬火敏感性。ZAKHAROV和LEVIN[73]通過繪制TTP曲線研究了鑄造條件對(duì) Al-Zn-Mg合金固溶體穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)增加鑄錠的直徑、減小澆注速度及降低熔體的溫度可提高固溶體的穩(wěn)定性，降低淬火敏感性；例如鑄錠直徑從92 mm增加至370 mm時(shí)，合金淬火時(shí)的臨界冷卻速率從35 ℃/s降至15 ℃/s；當(dāng)澆注速度從120 mm/min減小至30 mm/min時(shí)，合金的臨界冷卻速率從42 ℃/s降至28 ℃/s。其本質(zhì)在于鑄造工藝改變了過渡族元素在鑄錠中的分布特點(diǎn)，即是形成粗大金屬間化合物，還是保留在過飽和固溶體中隨后以彌散粒子的形式析出。

3.3.2 均勻化制度

鑄錠均勻化是 7000系鋁合金制備的一個(gè)關(guān)鍵工序，均勻化可改變彌散粒子的析出狀態(tài)，進(jìn)而改變合金中的晶粒組織(如再結(jié)晶分?jǐn)?shù))，必然對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響。合理的均勻化制度可有效降低合金的淬火敏感性，如7050合金鑄錠經(jīng)快速和慢速升溫均勻化之后，軋制板材空冷并時(shí)效后的硬度較水淬的分別下降了26.3%和21.8%；Al3Zr粒子析出最少的均勻化制度對(duì)應(yīng)淬火敏感性最低，空冷合金較水淬的硬度只下降了15.8%[38]。

3.3.3 熱變形

塑性變形可提高合金的淬火敏感性，如7050和7055鋁合金熱軋變形后，其淬火敏感性極大地增加[16,72,74]。變形程度越大，合金的淬火敏感性越高，如對(duì) 7050 鋁合金的研究發(fā)現(xiàn)[74]，軋制變形量分別為0%、30%、50%和85%時(shí)，空冷試樣時(shí)效后的硬度較20 ℃水淬的分別下降了4%、12%、28%和42%。變形速率也會(huì)影響合金的淬火敏感性，如對(duì)7050鋁合金研究發(fā)現(xiàn)，軋制變形速率為5、8、15 s-1時(shí)，空冷試樣時(shí)效后的硬度較水淬分別下降了 19.2%、22.1%和36.9%[72]。塑性變形對(duì)合金淬火敏感性的影響程度還受微量元素的影響，如研究發(fā)現(xiàn)含Zr和Hf合金的淬火敏感性隨變形程度增加而變大，但含Cr合金的淬火敏感性卻不受變形程度的影響[75]。微觀組織研究表明，熱變形之所以對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響，是因?yàn)楹辖鹬械脑俳Y(jié)晶程度、亞晶大小、亞晶界及彌散粒子的性質(zhì)因變形而被改變[16,72,74]。

3.3.4 固溶處理

7000系鋁合金固溶處理時(shí)，可溶第二相溶解的同時(shí)基體往往會(huì)發(fā)生再結(jié)晶[76]，改變微觀組織必然對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響。如采用末端淬火方法對(duì)7050鋁合金的研究表明[77]，當(dāng)固溶溫度從475 ℃提高至490 ℃時(shí)，合金的淬火敏感性降低，其淬透層深度從約55 mm增加至75 mm，提高了 36%。一般來講，再結(jié)晶的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致彌散粒子與基體間的界面由(半)共格關(guān)系轉(zhuǎn)變成非共格關(guān)系，增加緩冷時(shí)平衡相的形核位置，提高淬火敏感性；因此，在固溶處理時(shí)如何控制再結(jié)晶是非常重要的。

3.3.5 時(shí)效制度

合金的淬火敏感性高低是不同淬火條件下時(shí)效后性能的下降程度來體現(xiàn)的，因此，時(shí)效制度不同，性能的下降程度也有差別。如通過雙級(jí)時(shí)效處理，可使慢速淬火 7055鋁合金時(shí)效后性能的下降程度大大降低[14]；通過在人工時(shí)效前引入長(zhǎng)時(shí)間的自然時(shí)效可提高 7055鋁合金厚板的淬透層深度[78]。這種影響主要是因?yàn)闀r(shí)效改變了慢速淬火合金中沉淀強(qiáng)化相的析出狀態(tài)，慢速淬火后溶質(zhì)濃度和空位濃度都降低，相對(duì)單級(jí)時(shí)效而言雙級(jí)時(shí)效能夠使緩慢冷卻合金中得到更多強(qiáng)化相，分布也更均勻彌散，減小了空位濃度下降帶來的不利影響[14,78]，降低了淬火敏感性效應(yīng)。

如前所述，7000系鋁合金的制備工藝必須嚴(yán)格控制才能保證其低淬火敏感性，關(guān)鍵在于調(diào)控并獲得最佳的微觀組織狀態(tài)，這還需要開展進(jìn)一步的研究工作。

4 淬火因子分析方法(QFA)預(yù)測(cè)性能

對(duì)7000系鋁合金大截面產(chǎn)品而言，固溶淬火時(shí)中心層的冷卻速率往往較小，因此，希望加大冷卻強(qiáng)度來提高冷卻速率，但卻產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，如大鍛件在20 ℃ 水中淬火時(shí)可產(chǎn)生高達(dá)200 MPa的殘余應(yīng)力[79-80]，導(dǎo)致產(chǎn)品的變形、翹曲，甚至開裂[81]。因此，淬火工藝對(duì)產(chǎn)品的性能有至關(guān)重要的影響。EVANCHO和STALEY[82]提出了淬火因子分析(Quench factor analysis)方法利用C曲線(TTP曲線)和冷卻曲線來預(yù)測(cè)連續(xù)冷卻對(duì)鋁合金腐蝕及屈服強(qiáng)度的影響，他們采用式(2)來描述C曲線：

式中：Ct(T)為析出一定量溶質(zhì)所需的臨界時(shí)間；k1為未轉(zhuǎn)變分?jǐn)?shù)的自然對(duì)數(shù)；k2為與形核數(shù)目倒數(shù)有關(guān)的常數(shù)；k3為與形核激活能有關(guān)的常數(shù)；k4為與固溶相線溫度有關(guān)的常數(shù)；k5為與擴(kuò)散激活能有關(guān)的常數(shù)；R為氣體常數(shù)(8.314 3 J/(K·mol))；T為熱力學(xué)溫度。

合金的性能，如硬度和強(qiáng)度等，可通過下式來進(jìn)行預(yù)測(cè)[47]：

式中：σ為所要預(yù)測(cè)的性能；σmax為該性能所能達(dá)到的最大值；σmin為該性能的最小值。當(dāng)σmin很小時(shí)，可以忽略[47]，式(3)可簡(jiǎn)化為

通過考慮σmin不為 0及其與溫度的關(guān)系等，STALEY 和TIRYAKIOGLU[83]、ROMETSCH 等[84]以及FLYNN和ROBINSON[85]對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)，拓寬了其應(yīng)用范圍。

淬火因子τ可通過式(5)求得：

式中：t0為淬火開始的時(shí)間；tf為淬火結(jié)束的時(shí)間；Ct(T)為C曲線不同溫度對(duì)應(yīng)的臨界時(shí)間。實(shí)際過程中往往將冷卻曲線離散化處理[46,86]，即將連續(xù)冷卻曲線離散成一系列的不同溫度的瞬時(shí)等溫保溫過程，因此結(jié)合連續(xù)冷卻曲線和C曲線通過下式可求得淬火因子τ：

采用這種方法不僅可以預(yù)測(cè)冷卻速率對(duì)合金的強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性等的影響[3,47,49,86]，還可以指導(dǎo)淬火介質(zhì)和淬火方式的選擇來優(yōu)化合金的淬火制度[5,45,87]，獲得高力學(xué)性能和低殘余應(yīng)力。合金的伸長(zhǎng)率尚不能用這種方法來預(yù)測(cè)，因?yàn)樯扉L(zhǎng)率受晶粒尺寸的影響很大。劉勝膽等[49]采用該方法預(yù)測(cè)了 7055鋁合金時(shí)效后的硬度，發(fā)現(xiàn)冷卻速率越小，淬火因子τ值越大，計(jì)算的硬度值越??；計(jì)算步長(zhǎng)Δt超過0.3 s時(shí)，預(yù)測(cè)值與實(shí)際值差別增大；預(yù)測(cè)時(shí)選取的溫度區(qū)間只要包含了淬火敏感性溫度區(qū)間則對(duì)結(jié)果影響不大，因?yàn)樵诿舾袦囟葏^(qū)間的計(jì)算結(jié)果對(duì)最終預(yù)測(cè)結(jié)果起主要作用。將式(5)寫為

由此可知，要獲得較小的淬火因子值，必須使Ct(T)(dT/dt)的乘積值較大。因此，當(dāng)TTP曲線的臨界轉(zhuǎn)變時(shí)間Ct(T)較大時(shí)，可適當(dāng)減小 dT/dt，即冷卻速率；當(dāng)臨界時(shí)間Ct(T)很小時(shí)，必須盡可能增加dT/dt，即提高冷卻速率?；诤辖鸬腡TP曲線，在淬火敏感溫度區(qū)間由于臨界轉(zhuǎn)變時(shí)間Ct(T)很小，必須提高冷卻速率；在高溫和低溫區(qū)間，臨界轉(zhuǎn)變時(shí)間Ct(T)較大，冷卻速率可適當(dāng)?shù)販p小。淬火前的溫度越高，合金的屈服強(qiáng)度越低，很小的熱應(yīng)力就可引起塑性變形；隨著溫度不斷降低，合金的屈服強(qiáng)度也不斷升高。顯然合金在淬火的初始階段最易產(chǎn)生變形和熱應(yīng)力，尤其是對(duì)于大尺寸厚截面材料，冷卻不均可產(chǎn)生很大的溫度梯度，熱應(yīng)力大。采用這樣的淬火制度可有效地減小殘余應(yīng)力而又不降低合金時(shí)效后的強(qiáng)度和硬度。如DOLAN 和ROBINSON[45]采用淬火因子分析方法對(duì)7175-T73合金的淬火方式進(jìn)行優(yōu)化，即合金固溶后從475 ℃ 緩慢冷至425 ℃，然后水冷快速通過淬火敏感性區(qū)間(410～210 ℃)；和直接從475 ℃水淬的合金相比，這種淬火方式?jīng)]有降低合金時(shí)效后的硬度，而殘余應(yīng)力卻降低了大約15%。對(duì)于厚件，淬火過程中當(dāng)溫度降至敏感溫度區(qū)間以下時(shí)也可適當(dāng)減小冷卻速率，從而降低殘余應(yīng)力[86]。此外，通過“淬火因子分析”方法可對(duì)淬火介質(zhì)種類、溫度、攪拌速度進(jìn)行優(yōu)化[5]，以減少合金淬火時(shí)扭曲和變形的產(chǎn)生。

5 總結(jié)

1) 由低淬火敏感性7000系鋁合金制備的高性能厚截面材料，可加工成飛機(jī)的整體構(gòu)件，能夠有效地降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高可靠性、延長(zhǎng)壽命、降低成本。

2) 設(shè)計(jì)和調(diào)整化學(xué)成分、研發(fā)相應(yīng)的技術(shù)來精細(xì)地調(diào)控微觀組織，是降低7000系鋁合金淬火敏感性、提高厚截面材料綜合性能的主要途徑。

3) 隨著相關(guān)基礎(chǔ)研究工作的不斷開展和深入以及相關(guān)制備技術(shù)的開發(fā)，高綜合性能的7000系鋁合金厚截面材料會(huì)不斷涌現(xiàn)，支撐和推動(dòng)航空工業(yè)的發(fā)展。

[1]劉勝膽, 張新明, 黃振寶.淬火速率對(duì) 7055鋁合金組織和力學(xué)性能的影響[J].材料科學(xué)與工藝, 2008, 12(5): 650-653.LIU Sheng-dan, ZHANG Xin-ming, HUANG Zhen-bao.Effects of quenching rates on microstructure and mechanical properties of 7055 aluminum alloy[J].Materials Science and Technology,2008, 12(5): 650-653.

[2]ISKANDAR M, REYES D, GAXIOLA Y.On identifying the most critical step in the sequence of heat treating operations in a 7249 aluminum alloy[J].Engineering Failure Analysis, 2003, 10:199-207.

[3]ROBINSON J S, CUDD R L, TANNER D A.Quench sensitivity and tensile property inhomogeneity in 7010 forgings[J].Journal of Materials Processing Technology, 2001, 119(1/3): 261-267.

[4]張 勇, 鄧運(yùn)來, 張新明, 劉勝膽.7050鋁合金熱軋板的淬火敏感性[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2008, 18(10): 1788-1794.ZHANG Yong, DENG Yun-lai, ZHANG Xin-ming, LIU Sheng-dan.Quenching sensitivity of 7050 aluminum alloy hot-rolled plate[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2008, 18(10): 1788-1794.

[5]BATES C E, TOTTEN G E.Procedure for quenching media selection to maximise tensile properties and minimise distortion in aluminium alloy parts[J].Heat Treatment of Metals, 1988, 4:89-97.

[6]DUMONT D, DESCHAMPS A, BRéCHET Y.Characterization of precipitation microstructures in aluminium alloys 7040 and 7050 and their relationship to mechanical behavior[J].Materials Science and Technology, 2004, 20(5): 567-576.

[7]WILLIAMS J C, STARKE J E A.Progress in structural materials for aerospace systems[J].Acta Materialia, 2003, 51(19):5775-5799.

[8]CHAKRABARTI D J, LIU J, SAWTELL R R, VENEMA G B.New generation high strength high damage tolerance 7085 thick alloy product with low quench sensitivity[J].Materials Forum,2004, 28: 969-974.

[9]FIRDLYANDER I N, TKACHENKO E A, GALLIOT A.Structure and properties of 1933 circiform large fitting blanks[J].Materials Science Forum, 2000, 331/337: 1365-1368.

[10]熊柏青, 李錫武, 張永安, 李志輝.新型高強(qiáng)韌低淬火敏感性Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu-0.12Zr合金[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2009, 19(9): 1539-1547.XIONG Bai-qing, LI Xi-wu, ZHANG Yong-an, LI Zhi-hui.Novel Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu -0.12Zr alloy with high strength high toughness and low quench sensitivity[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2009, 19(9): 1539-1547.

[11]HILPERT M, TERLINDE G, WITULSKI T, VUGRIN T.Aerospace applications:AA7037-a new high strength aluminum alloy for aerospace applications[C]//Aluminium Alloys: Their Physical and Mechanical Properties, Proceedings of the 11th International Conference on Aluminium alloys, 2008.Aachen,Germany, Jürgen Hirsch: Birgit Skrotzki and Günter Gottstein,2008: 210-214.

[12]BOSELLI J, CHAKRABARTI D J, SHUEY R T.Aerospace applications: metallurgical insights into the improved performance of aluminum alloy 7085 thick products[C]// Aluminium Alloys:Their Physical and Mechanical Properties, Proceedings of the 11th International Conference on Aluminium Alloys, 2008.Aachen, Germany, Jürgen Hirsch: Birgit Skrotzki and Günter Gottstein, 2008: 202-209.

[13]CHEN J Z, ZHEN L Z, YANG S J.Investigation of precipitation behavior and related hardening in AA 7055 aluminum alloy[J].Materials Science and Engineering A, 2009, 500: 34-42.

[14]LIU S D, ZHANG X M, CHEN M A.Influence of aging on quench sensitivity effect of 7055 aluminum alloy[J].Materials Characterization, 2008, 59(1): 53-60.

[15]鄭子樵, 李紅英, 莫志民.一種7055型鋁合金的RRA處理[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2001, 11(5): 771-776.ZHENG Zi-qiao, LI Hong-ying, MO Zhi-ming.Retrogression and reaging treatment of a 7055 type aluminum alloy[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2001, 11(5): 771-776.

[16]LIU S, LIU W, ZHANG Y, ZHANG X M, DENG Y L.Effect of microstructure on the quench sensitivity of AlZnMgCu alloys[J].Journal of Alloys and Compounds, 2010, 507(1): 53-61.

[17]DESCHAMPS A, BRéCHET Y.Influence of quench and heating rates on the ageing response of an Al-Zn-Mg-(Zr) alloy[J].Materials Science and Engineering A, 1998, 251(1/2): 200-207.

[18]DESCHAMPS A, BRéCHET Y.Nature and distribution of quench-induced precipitation in an Al-Zn-Mg-Cu alloy[J].Scripta Materialia, 1998, 39(11): 1517-1522.

[19]LIU Sheng-dan, ZHANG Xin-ming, CHEN Min-an.Effect of Zr content on quench sensitivity of AlZnMgCu alloys[J].Transaction of Nonferrous Metals Society of China, 2007, 17(4):787-792.

[20]LIU S D, ZHONG Q M, ZHANG Y.Investigation of quench sensitivity of high strength Al-Zn-Mg-Cu alloys by time-temperature-properties diagrams[J].Materials & Design,2010, 31(6): 3116-3120.

[21]劉勝膽, 張新明, 游江海.淬火介質(zhì)對(duì) 7055鋁合金晶界析出行為的影響[J].特種鑄造及有色合金, 2006, 26(11): 696-698.LIU Sheng-dan, ZHANG Xin-ming, YOU Jiang-hai.Effects of quenching agent on grain boundary precipitation behaviors of 7055 aluminum alloy[J].Special Casting and Nonferrous Alloys,2006, 26(11): 696-698.

[22]DORWARD R C, BEERNTSEN D J.Grain structure and quench rate effects on strength and toughness of AA7050 Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy plate[J].Metallurgical and Materials Transactions A, 1995, 26(10): 2481-2484.

[23]MARLAUD T, MALKI B, HENON C, DESCHAMPS A.Relationship between alloy composition, microstructure and exfoliation corrosion in Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Corrosion Science, 2011, 53: 3139-3149.

[24]張新明, 劉勝膽, 劉 瑛, 張小艷.淬火速率和鋯含量對(duì)7055型鋁合金晶間腐蝕的影響[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版,2007, 38(2): 181-185.ZHANG Xin-ming, LIU Sheng-dan, LIU Ying, ZHANG Xiao-yan.Influence of quench rate and zirconium content on intergranular corrosion of 7055 type aluminum alloy[J].Journal of Central South University: Science and Technology, 2007,38(2): 181-185.

[25]劉勝膽, 張新明, 游江海.淬火速率 AlZnMgCu(Zr)合金斷裂行為的影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào), 2007, 28(6): 45-49.LIU Sheng-dan, ZHANG Xin-ming, YOU Jiang-hai.Effect of quench rates on fracture behavior of AIZnMgCu(Zr)alloy[J].Transactions of Material and Heat Treatment, 2007, 28(6):45-49.

[26]GODARD D, ARCHAMBAULT P, AEBY-GAUTIER E.Precipitation sequences during quenching of the AA7010 alloy[J].Acta Materialia, 2002, 50(9): 2319-2329.

[27]LIU Sheng-dan, ZHANG Yong, LIU Wen-jun, ZHANG Xin-ming.Effect of step-quenching on microstructure of aluminum alloy 7055[J].Transaction of Nonferrous Metals Society of China, 2010, 20(1): 1-6.

[28]李培躍, 熊柏青, 張永安.7050鋁合金淬火特性與微觀組織[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2011, 21(3): 513-521.LI Pei-yue, XIONG Bai-qing, ZHANG Yong-an.Hardenability characteristic and microstructure of 7050 Al alloy[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2011, 21(3): 513-521.

[29]劉文軍.Al-Zn-Mg-Cu鋁合金淬火析出行為及淬火敏感性研究[D].長(zhǎng)沙: 中南大學(xué), 2011: 43-54.LIU Wen-jun.The research about the quench induced precipitation and quenching sensitivity of Al-Zn-Mg-Cu alloys[D].Changsha: Central South University, 2011: 43-54.

[30]ZHANG X M, LIU W J, LIU S D.Effect of processing parameters on quench sensitivity of an AA7050 sheet[J].Materials Science and Engineering A, 2011, 528: 795-802.

[31]CONSERVA M, FIORINI P.Interpretation of quench-sensitivity in Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Metallurgical Transactions, 1973,4(3): 857-862.

[32]KIKUCHI S, YAMAZAKI H, OTSUKA T.Peripheralrecrystallized structures formed in Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy materials during extrusion and their quenching sensitivity[J].Journal of Materials Processing Technology, 1993, 38(4):689-701.

[33]萬 里, 鄧運(yùn)來, 張?jiān)蒲? 張新明.Al-8.0Zn-2.0Mg-1.6Cu鋁合金的淬透性[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2011, 42(11):3289-3295.WAN Li, DENG Yun-lai, ZHANG Yun-ya, ZHANG Xin-ming.Hardenability on Al-8.0Zn-2.0Mg-1.6Cu aluminum alloy[J].Journal of Central South University: Science and Technology,2011, 42(11): 3289-3295.

[34]李培躍, 熊柏青, 張永安, 李志輝.7050合金淬火析出相的脫溶析出行為研究[J].稀有金屬, 2011, 35(3): 322-329.LI Pei-yue, XIONG Bai-qing, ZHANG Yong-an, LI Zhi-hui.Precipitation behavior of quench-induced precipitates of 7050 alloy[J].Chinese Journal of Rare Metals, 2011, 35(3): 322-329.

[35]DESCHAMPS A, TEXIER G, RINGEVAL S, DELFAUTDURUT L.Influence of cooling rate on the precipitation microstructure in a medium strength Al-Zn-Mg alloy[J].Materials Science and Engineering A, 2009, 501(1/2): 133-139.

[36]李志輝, 熊柏青, 張永安, 李培躍.基于固溶體晶格常數(shù)測(cè)定的7000系鋁合金淬火敏感性機(jī)理探討[C]//第十四屆中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)材料科學(xué)與工程合金加工學(xué)術(shù)研討會(huì)文集.北京:北京有色金屬研究院, 2011: 294-302.LI Zhi-hui, XIONG Bai-qing, ZHANG Yong-an, LI Pei-yue.Based on the solid solution determination of lattice constant of 7000 series aluminum alloy quench sensitivity mechanism[C]//The Fourteenth Conference of Materials Science and Engineering Alloy Processing, Chinese Nonferrous Metals Society.Beijing: General Research Institute for Non-Ferrous Metals, 2011: 294-302.

[37]GARCIA-CORDOVILLA C, LOUIS E.A differential scanning calorimetry investigation of the effects of zinc and copper on solid state reactions in Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Materials Science and Engineering A, 1991, 132: 135-141.

[38]劉文軍, 張新明, 劉勝膽, 周新偉.均勻化對(duì) 7050鋁合金板材淬火敏感性的影響[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2010, 20(6):1102-1109.LIU Wen-jun, ZHANG Xin-ming, LIU Sheng-dan, ZHOU Xin-wei.Effect of homogenization on quenching sensitivity of 7050 aluminum alloy plates[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2010, 20(6): 1102-1109.

[39]劉勝膽, 張新明, 游江海.微量鋯對(duì) 7055型鋁合金淬火敏感性的影響[J].稀有金屬材料與工程, 2007, 36(4): 607-611.LIU Sheng-dan, ZHANG Xin-ming,YOU Jiang-hai.Influence of trace Zr on quench sensitivity of 7055 type aluminum alloy[J].Rare Metal Materials and Engineering, 2007, 36(4): 607-611.

[40]EZZ S S.The effect of supersaturation and preaging on the aging behaviour of aluminium alloy 7075[J].Journal of Engineering and Applied Science, 2000, 47(1): 191-209.

[41]THOMPSON D S, SUBRAMANYA B S, LEVY S A.Quench rate effects in Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Metallurgical Transactions,1971, 2: 1149-1160.

[42]MORERE B, EHRSTROM J, GREGSON P J.Microstructural effects on fracture toughness in AA7010 plate[J].Metallurgical and Materials Transactions A, 2000, 31(10): 2503-2515.

[43]CHEN Song-yi, CHEN Kang-hua, PENG Guo-sheng, LIANG Xin, CHEN Xue-hai.Effect of quenching rate on microstructure and stress corrosion cracking of 7085 aluminum alloy[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012(1):47-52.

[44]FINK W L, WILEY L A.Quenching of 75S aluminum alloy[J].Trans Am Inst Min Metall Eng, 1948, 175: 414-427.

[45]DOLAN G P, ROBINSON J S.Residual stress reduction in 7175-T73, 6061-T6 and 2017A-T4 aluminium alloys using quench factor analysis[J].Journal of Materials Processing Technology, 2004, 153/154(1/3): 346-351.

[46]TOTTEN G E, WEBSTER G M, BATES C E.Quench factor analysis: Step-by-step procedures for experimental determination[C]//Proceedings of the first International Non-Ferrous Processing and Technology Conference.BAINS T,MACKENZIE D S.OH: ASM International, 1997: 305-313.

[47]STALEY J T.Quench factor analysis of aluminium alloys[J].Materials Science and Technology, 1987, 3(11): 923-935.

[48]張新明, 劉文軍, 劉勝膽, 袁玉寶, 鄧運(yùn)來.7050鋁合金的TTP曲線[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2009, 19(5): 861-868.ZHANG Xin-ming, LIU Wen-jun, LIU Sheng-dan, YUAN Yu-bao, DENG Yun-lai.TTP curve of aluminum alloy 7050[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2009, 19(5):861-868.

[49]劉勝膽, 張新明, 游江海, 黃振寶, 張 翀, 張小艷.7055鋁合金的 TTP曲線及其應(yīng)用[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2006,16(12): 2034-2039.LIU Sheng-dan, ZHANG Xin-ming, YOU Jiang-hai, HUANG Zhen-bao, ZHANG Chong ZHANG Xiao-yan.TTP curve of 7055 aluminum alloy and its application[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2006, 16(12): 2034-2039.

[50]BATES C E.Selecting quenchants to maximize tensile properties and minimize distortion in aluminum parts[J].Journal of Heat Treating, 1987, 5(1): 27-40.

[51]李紅英, 唐 宜, 曾再得, 王法云.Al-Zn-Mg-Cu合金連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測(cè)量[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2008, 18(9):1613-1621.LI Hong-ying, TANG Yi, ZENG Zai-de, WANG Fa-yun.Testing of continuous cooling transformation curve ofAI-Zn-Mg-Cu alloy[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2008, 18(9):1613-1621.

[52]張新明, 鄧運(yùn)來, 張 勇.鋁合金淬透性的測(cè)試裝置與方法.中國(guó)專利, 200710034410.8[P].2007-08-08.ZHANG Xin-ming, DENG Yun-lai, ZHANG Yong.Testing instrument and technique for hardenability of aluminum alloy.CN 200710034410.8[P].2007-08-08.

[53]LI Pei-yue, XIONG Bai-qing, ZHANG Yong-an, LI Zhi-hui,ZHU Bao-hong.Quench sensitivity and microstructure character of high strength AA7050[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22(2): 268-274.

[54]DENG Y, WAN L, ZHANG Y, ZHANG X.Influence of Mg content on quench sensitivity of Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloys[J].Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509:4636-4642.

[55]張 勇.7050鋁合金材料淬透性的末端淬火研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué), 2008: 38-39.ZHANG Yong.Study on hardenability of aluminum alloy 7050 by end quenching method[D].Changsha: Central South University, 2008: 38-39.

[56]李培躍, 熊柏青, 張永安, 李志輝, 朱寶宏.淬火介質(zhì)對(duì) 7050鋁合金末端淬特性的影響[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2011, 21(5):961-967.LI Pei-yue, XIONG Bai-qing, ZHANG Yong-an, LI Zhi-hui,ZHU Bao-hong.Effect of quenching media on Jominy end quench behavior of 7050 Al alloy[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2011, 21(5): 961-967.

[57]DOLAN G P, FLYNN R J, TANNER D A, ROBINSON J S.Quench factor analysis of aluminium alloys using the Jomimy end quench technique[J].Materials Science and Technology,2005, 21(6): 687-692.

[58]BRYANT A J.The effect of composition upon the quenchsensitivity of some Al-Zn-Mg alloy[J].J Inst Meta, 1966, 94: 94.

[59]LIM S T, YUN S J, NAM S W.Improved quench sensitivity in modified aluminum alloy 7175 for thick forging applications[J].Materials Science and Engineering A, 2004, 371(1/2): 82-90.

[60]LIVAK R J, PAPAZIAN J M.Effects of copper on precipitation and quench sensitivity of AlZnMg alloys[J].Scripta Metallurgica,1984, 18(5): 483-488.

[61]ШHEЙДEPГЛ.化學(xué)成分對(duì)鋁合金淬透性的影響[J].席桂榮,譯.輕合金加工技術(shù), 1994, 22(11): 36-39.ШHEЙДEPГЛ.Effect of composition on hardenability of aluminum alloys[J].XI Gui-rong, transl.Light Alloy Fabrication Technology, 1994, 22(11): 36-39.

[62]SUZUKI H, KANNO M, SAITOH H.Different effects between Zr and Cr additions on recrystallization of hot-rolled Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Journal of Japan Institute of Light Metals, 1986, 36(1): 22-28.

[63]POGANITSCH R, JEQLITSCH F, RATZI R.Cold working,recovery, and recrystallization of the alloy AlZnMgCu[J].Zeitschrift fuer Metallkunde, 1984, 75(4): 249-262.

[64]ADACHI H, OSAMURA K, TANAHASHI T.Effect of Zr addition on microstructure of hot extruded P/M Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Journal of Japan Institute of Light Metals, 2005, 55(4):164-168.

[65]ITO K, NAKASHIMA N.Effect of fine Zr-compound on the formation of structure of solution annealed Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Journal of Japan Institute of Light Metals, 1985, 35(3):147-153.

[66]多巴特金 BИ.鋁合金半成品的組織與性能[M].洪永先, 謝繼蘭, 譯.北京: 冶金工業(yè)出版社, 1984.DO BATKIN BИ.Aluminum alloy microstructure and properties of semi finished products[M].HONG Yong-xian, XIE Jiu-lan,transl.Beijing: Metallurgical Industry Press, 1984.

[67]DORWARD R C.Relative effects of chromium and zirconium additions to a high-strength Al-Zn-Mg-Cu alloy[J].Canadian Metallurgical Quarterly, 1976, 15(3): 243-247.

[68]ZAKHAROV V V.Stability of the solid solution of scandium in aluminum[J].Metal Science and Heat Treatment, 1997, 39(1/2):61-66.

[69]HOLL H A.Investigations into the possibility of reducing quench sensitivity in high strength Al-Zn-Mg-Cu alloys[J].Journal of the Institute of Metals, 1969, 97: 200-205.

[70]BRYANT A J, THOMAS A T.The relationship between grain structure and quench-sensitivity of an extruded Al-Zn-Mg alloy[J].Journal of the Institute of Metals, 1972, 100: 40-44.

[71]YAMAZAKI S, OTSUKA H, T K.Peripheral-recrystallized structures formed in Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy materials during extrusion and their quenching sensitivity[J].Journal of Materials Processing Technology, 1993, 38(4): 689-701.

[72]張新明, 劉文軍, 李紅萍, 劉勝膽, 鐘奇鳴.軋制變形速率對(duì)7050鋁合金板材淬火敏感性的影響[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2011, 21(9): 2060-2067.ZHANG Xin- ming, LIU Wen- jun, LI Hong-ping, LIU Sheng-dan, ZHONG Qi-ming.Effect of rolling rates on quench sensitivity of 7050 aluminum alloy[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2011, 21(9): 2060-2067.

[73]ZAKHAROV V V, LEVIN L I.Stability of the solid solution in relation to the casting conditions of Al-Zn-Mg alloys[J].Metal Science and Heat Treatment, 1973, 8: 74-76.

[74]張新明, 劉文軍, 劉勝膽, 鐘奇鳴.熱軋變形量對(duì) 7050鋁合金淬火敏感性的影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào), 2010, 31(6): 33-38.ZHANG Xin-ming, LIU Wen-jun, LIU Sheng-dan, ZHONG Qi-ming.Effect of rolling reduction on quench sensitivity of 7050 aluminum alloy[J].Transactions of Materials and Heat Treatment, 2010, 31(6): 33-38.

[75]SUZUKI H, KANNO M, SAITOH H.Influence of working on quench sensitivity of Al-Zn-Mg-Cu alloy containing transition elements[J].Journal of Japan Institute of Light Metals, 1983,33(7): 399-406.

[76]劉勝膽, 張新明, 黃振寶.固溶處理對(duì)高純 7055鋁合金組織的影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào), 2006, 27(3): 54-59.LIU Sheng-dan,ZHANG Xin-ming, HUANG Zhen-bao.The effect of solution treatments on microstructure of high purity 7055aluminum alloy[J].Transactions of Materials and Heat Treatment, 2006, 27(3): 54-59.

[77]鄧運(yùn)來, 萬 里, 張 勇, 張新明.固溶處理對(duì)鋁合金7050-T6淬透層深度的影響[J].金屬熱處理, 2009, 34(8):44-47.DENG Yun-lai, WAN Li, ZHANG Yong, ZHANG Xin-ming.Effect of solution treatment on quenched depth of 7050-T6 aluminum alloy[J].Heat Treatment of Metals, 2009, 34(8):44-47.

[78]劉勝膽, 李承波, 鄧運(yùn)來, 張新明.時(shí)效對(duì) 7055鋁合金厚板淬透性的影響[J].金屬學(xué)報(bào), 2012, 48(3): 343-350.LIU Sheng-dan, LI Cheng-bo, DENG Yun-lai, ZHANG Xin-ming.Influence of aging on the hardenability of 7055 aluminum alloy thick plate[J].Acta Metallurgica Sinica, 2012,48(3): 343-350.

[79]TANNER D A, ROBINSON J S.Residual stress prediction and determination in 7010 aluminum alloy forgings[J].Exp Mech,2000, 40(1): 75-82.

[80]JEANMART P, BOUVAIST J.Finite element calculation and measurement of thermal stresses in quenched plates of high-strength 7075 aluminium alloy[J].Materials Science and Technology, 1985, 1: 765-769.

[81]EARLE T P, ROBINSON J S, COLVIN J J.Investigating the mechanism that cause quench cracking in aluminium alloy 7010[J].Journal of Materials Processing Technology, 2004,153/154(1/3): 330-337.

[82]EVANCHO J W, STALEY J T.Kinetics of precipitation in aluminum alloys during continuous cooling[J].Metallurgical Transactions A, 1974, 5: 43-47.

[83]STALEY J T, TIRYAKIOGLU M.The use of TTP curves and quench factor analysis for property prediction in aluminum alloys[C]//Proceeding of Materials Solutions Conference.OH:ASM International, 2001: 6-15.

[84]ROMETSCH P A, STARINK M J, GREGSON P J.Improvements in quench factor modelling[J].Materials Science and Engineering A, 2003, 339: 255-264.

[85]FLYNN R J, ROBINSON J S.The application of advances in quench factor analysis property prediction to the heat treatment of 7010 aluminium alloy[J].Journal of Materials Processing Technology, 2004, 153/154: 674-680.

[86]BERNARDIN J D, MUDAWAR I.Validation of the quench factor technique in predicting hardness in heat treatable aluminum alloys[J].Int J Heat Mass Transfer, 1995, 38(5):863-873.

[87]HALL D D, MUDAWAR I.Optimization of quench history of aluminum parts for superior mechanical properties[J].Int J Heat Mass Transfer, 1996, 39(1): 81-95.