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Al-Zn-Mg-Cu合金是现代航空航天和军工等领域不可或缺的关键结构材料。设计制备和研究强度高、综合性能更加平衡优化的Al-Zn-Mg-Cu合金是一个备受关注的主题。本文对超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.20Zr-0.075 Sr挤压材的组织与性能进行了研究,所开展的探索性研究工作及取得的创新成果如下: (1)研究了固溶处理(450℃×2 h+460℃×2 h+470℃×2 h)后的预压缩变形工艺对超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.20Zr-0.075 Sr挤压材组织与性能的影响。研究表明,预变形明显提高了合金位错密度、屈服强度、抗拉强度和硬度(在变形量为0、2%和10%下合金内部位错密度分别为0.19×1014 m-2、1.39×1014m-2和1.54×1014 m-2,屈服强度分别为656.2 MPa、680.3 MPa和685.7 MPa,抗拉强度分别为689.6 MPa、714.5 MPa和719.9 MPa,硬度分别为216.0 HV、228.2 HV和237.7 HV),且变形量越大,提升效果越明显;同时2%预变形提高了合金抗晶间腐蚀性能。定量分析显示,预变形处理明显提高了合金位错强化、低角度晶界强化和高角度晶界强化的总强化,合金强度的增加主要归因于合金位错强化、低角度晶界强化和高角度晶界强化的总强化和时效沉淀析出相强化的升高。合金抗晶间腐蚀性能的提高可归因于合金内部低角度晶界比例和位错密度的增加。 (2)研究了超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.20Zr-0.075 Sr挤压材在预回复-T652态的组织与性能,并与T652态试样进行对比,分析了固溶处理前的预回复(250℃×24 h+300℃×6 h+350℃×6 h+400℃×6 h)工艺对超高强铝合金组织与性能的影响。研究表明,预回复处理降低了合金位错密度,减小了平均晶粒尺寸(8.764μm vs.4.835μm)和平均晶界角度,显著提高了低角度晶界数目百分比(0.410 vs.0.658)和电导率(24.6%ICAS vs.26.3%ICAS),降低了硬度(228.2 HV vs.227.0 HV)、屈服强度(680.3MPavs.662.5MPa)、抗拉强度(714.5MPa vs.695.5MPa)和延伸率(7.6%vs.5.6%),提高了合金抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能。定量分析显示,预回复处理轻微降低了合金位错强化、低角度晶界强化和高角度晶界强化的总强化,合金强度的降低主要归因于合金固溶强化和时效沉淀析出相强化的总强化的降低。抗腐蚀性能的提高可以归因于合金低角度晶界数目百分比的提高。 (3)研究了超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.20Zr-0.075Sr挤压材在预回复-T7652态的组织与性能,并与预回复-T652态试样进行对比分析。研究表明,在T76(121℃×5h+153℃×16 h)双级时效下合金导电率和延伸率明显提高,分别达到30.2%ICAS和6.3%;屈服强度和抗拉强度分别为578.2MPa和603.9MPa,硬度为218.8 HV;合金内部位错密度在0.75×1014 m-2左右,位错强化效果约为47MPa;合金在预回复-T7652态下最大晶间腐蚀深度为65.3μm,剥落腐蚀等级EA级,抗腐蚀性能明显优于预回复-T652态。不同时效状态下析出相的体积分数、分布特征和尺寸等影响了合金综合性能。 (4)初步研究了超高强铝合金Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.20Zr-0.075Sr的淬透性能。研究表明,合金端淬深度达到56 mm,双边淬透深度为112mm。主合金元素Zn、Mg和Cu的含量及配比和微量Zr的存在影响了合金淬透性。 本文研究首次发现,预压缩变形处理明显提高了超高强铝合金的力学性能和抗晶间腐蚀性能;预回复处理显著细化合金晶粒,提高低角度晶界比例和抗腐蚀性能,提升合金综合性能;创新设计制备的超高强铝合金在预回复-T7652态具有良好的抗腐蚀性能和力学性能的平衡。这些发现为超高强铝合金的发展提供了一定的理论和技术依据。