收 稿 日 期 :2013-12-20 基 金 项 目 : 南 宁 市 科 技 计 划 经 费 支 持 项 目 (20121002) 作者简介:周文标(1964- ),男,浙江杭州人,教授级高级工程师,硕士,研
究方向为铝合金组织与性能; 电话: 0771-4979435; E-mail: wenbiaozhou@
图 2 为不同固溶处理条件下型材的力学性能。 可以看出，7N01 型材的强度随固溶温度的升高而降 低，固溶温度从 430 ℃升高到 470 ℃时，强度下降了 7%， 此结果与目前 7000 系合金研究报道的结果有 一定的差异。 对不同固溶温度下型材的导电率进行 多次测试， 测 试结果通过 JMP 进行数值的 变异分 析，结果如图 3 所示。 可以发现，固溶温度升高有助 于提高型材时效的导电率，但提升的幅度较小，这与 型材的内部组织相关。 与细小的动态再结晶组织相
升高先减小后增大。
关键词：7N01 铝合金； 固溶热处理； 再结晶； 应力腐蚀开裂
DOI: 10.14158/j. cnki. 1001-3814. 2015. 04. 064
中 图 分 类 号 ：TG156.9
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2015)04-0223-03
2 结果与分析
2.1 晶界形貌 图 1 为型材人工时效前后的显微组织。可看出，
223
(a) 固溶
Hot Working Technology 2015, Vol.44, No.4
(b) 430℃固溶+时效
(c) 450℃固溶+时效
(d) 470℃固溶+时效
50 μm (e) SEM 形貌
50 μm Al
Effect of Recrystallization Structure on Stress Corrosion Cracking Sensitloy
ZHOU Wenbiao1,2, XIE Shangsheng2, QIN Shan2, JIANG Hongjie2
was investigated by OM and SEM. The effects of recrystallization on stress corrosion cracking were investigated by
combination of mechanical test, electrical conductivity and slow stain rate test (SSRT). The results show that the volume
at different temperatures
比，固溶期间形成的粗大再结晶晶粒分布不均匀，因 此其导电率测量值的方差与极差都比较大。 2.3 应力腐蚀敏感性
对不同再结晶组织的样品经过时效后放入 3.5%NaCl 溶液中进行慢应变速率拉 伸应力腐蚀 试 验，拉伸速率为 1.0×10-6s-1，实验结果如图 4 所示。可
压型材的再结晶组织对应力腐蚀敏感性的影响，为 7000 系合金挤压工艺设计提供一定的借鉴。
1 实验材料及方法
采用 7N01 铝合金型材， 其主要元素的成分为 Al-4.1Zn-1.5Mg(质量分数)，型材分别在 430、450 和 470 ℃固溶 3 h， 随后进行水淬并进行 120 ℃× 15 h+ 180 ℃× 7 h 时效。
采用光镜观察不同固溶热处理条件下型材的再 结晶组织；采用涡流导电仪测试型材的电导率；采用 硬度计测试型材的硬度； 采用慢应变应力腐蚀试验 机测试型材的应力腐蚀敏感性， 应力腐蚀试验参照 HB 7235-95“慢应 变速率应力 腐蚀试验 方法”进行； 采用电子显微镜观察型材的组织、 第二相的分布及 应力腐蚀断口形貌。
(c) 470℃
10 μm
10 μm
图 6 不同固溶热处理温度下型材应力腐蚀断口形貌 Fig.6 Stress corrosion morphologies of extrusions at different solution temperatures
10 μm
3 结果与讨论
7N01 铸锭在挤压热塑性加工条件下发生 压缩 变形时，铸态组织发生强烈的剪切变形，晶格畸变增 加。挤压变形过程所引入的能量被存储在空位、位错 及亚晶界当中。通常来说，铝及铝合金由于层错能较 高，在热变形过程中难以发生非连续动态再结晶，而 是以动态回复的形式消除部分的形变储能。 在高应 变及高应变速率条件下， 金属切变产生的位错相互 缠结，异号位错相消以及亚晶的转动，合金容易发生 几何再结晶和连续动态再结晶， 从而形成细小连续 的再结晶组织。7N01 合金内部含有大量的第二相粒 子，细小的 Al3Zr、Al3Cr 等过渡族弥散相对晶界的迁 移起到钉扎的作用，提高合金整体的再结晶温度，而 大于 1 μm 的第二 相周围则容 易发生位错 的 堆 积 ， 局部储能高，在后续的热处理过程中，容易诱发形核
(a) 430℃
(b) 450℃
0.03 0.0223
0.02
0.01
0.0145
0.0281
0.00
430
450
470
固溶温度 /℃
图 5 不同固溶温度下型材的应力腐蚀敏感性
Fig.5 ISSRT of extrusions at different solution temperatures
通过计算得出不同固溶热处理条件下样品应力 腐蚀敏感性 ISSRT，如图 5 所示。 可发现随固溶温度的 提高，即再结晶粗晶体积分数的增加，应力腐蚀的敏 感性先减小后增加。 通过 SEM 观察发现(图 6)，型材 的腐蚀断口均以韧窝为主，为塑性断裂特征，韧窝尺 寸随着再结晶晶粒大小的增加而增大。 固溶温度为 430℃的断口残留有较多的腐蚀产物。 说明该型材发生 了严重的腐蚀，温度升高后，腐蚀产物的减少比较明显。
结 合 室 温 拉 伸 、电 导 率 测 试 、慢 应 变 速 率 应 力 腐 蚀 试 验 ，研 究 不 同 再 结 晶 组 织 对 合 金 应 力 腐 蚀 敏 感 性 的 影 响 。 结 果 表 明 ：
固溶热处理使得再结晶体积分数增加，合金的力学性能降低，应力腐蚀呈晶间腐蚀特征，应力腐蚀敏感性随固溶温度的
at different temperatures
40.5
导电率 / (%IACS)
40.0
39.5
39.0
38.5
38.0
37.5 430℃
450℃
470℃
图 3 不同固溶温度下型材的导电率对比 Fig.3 Electrical conductivity of extrusions after solution
《热加工工艺》 2015 年 2 月 第 44 卷 第 4 期
再结晶组织对 7N01 铝合金型材应力
腐蚀敏感性的影响
周文标 1,2, 谢尚昇 2, 覃 珊 2, 江鸿杰 2
(1. 北京工业大学, 北京 100022; 2. 广西南南铝加工有限公司, 广西 南宁 530031)
摘 要：采用不同温 度 对 7N01 铝 合 金 型 材 进 行 固 溶 处 理 ，通 过 光 学 显 微 镜 和 SEM 分 析 型 材 的 再 结 晶 组 织 特 征 ，
(1. Beijing University of Technology, Beijing 100022, China; 2. Guangxi Alnan Aluminum Inc, Nanning 530031, China)
Abstract：Solution treatment at different temperature of 7N01 aluminum alloy was carried out. Recrystallization structure
Key words：7N01 Aluminum alloy; solution treatment; recrystallization; stress corrosion cracking
7N01 为日本工业协会的标准合金牌号，是日本 新 干 线 的 主 要 铝 合 金 材 料 之 一[1]，该 合 金 具 有 良 好 的挤压性能，适用于复杂截面铝合金型材的生产，其 产品已广泛应用于轨道交通、建筑等领域。我国不少 铝 加 工 企 业 已 经 开 展 轨 道 交 通 用 7N01 合 金 的 研 究， 但总体性能和日本新干线 7N01 型材相比仍存 在一定的差距，主要体现在应力腐蚀开裂方面。 应 力腐蚀开裂是 7000 系铝合金常 见的腐蚀 行为[2]，大 量的研究已经证实通过过时效或 RRA 时效处理可 以提高合金的耐应力腐蚀性能。 但实际生产发现， 除 了 热 处 理 外 ， 型 材 再 结 晶 组 织 对 7000 系 合 金 的 腐蚀行为也存在较大的影响， 国外曾发表少量相关 的文献[3]报道。 本文通过对不同再结晶晶粒组织的 7N01 合金型材进行应力腐蚀敏感性的分析，探讨挤
fraction of recrystallization increases with the increase of solution temperature. The mechanical properties decrease, and the
stress corrosion cracking sensitivity decreases and then increases, the most significant effect is intergranular corrosion.
10 12
铸态的晶粒组织在挤压过程中沿着挤压方向被明显 地拉长而呈纤维状。与经过人工时效的型材相比，自 然时效的型材在经过混合酸和铬酸的腐蚀之后，在 金相显微镜下很难观察到晶界的位置和晶粒的分 布。 这主要是由于自然时效下，7N01 的晶界析出相 较少， 晶界由于缺少阳极相而使得晶界的腐蚀效果 不明显，人工时效提高了晶界析出相的尺寸和数量， 也说明晶界析出相的阳极溶解是铝合金腐蚀的一个 关键问题。从人工时效后的金相组织可以发现，型材 在挤压过程中形成了大量晶粒细小的动态再结晶组 织。 随固溶温度的升高，晶粒发生长大。 残留在枝晶 间的粗大第二相在挤压过程中被破坏， 破碎的细小 第二相(黑色相)沿挤压方向呈链式排列，通过扫描 电镜分析得知， 这些相为 Al (FeMn)Si 相及少量的 Mg2Si 相。 仔细观察还可以发现，破碎后的第二相周 围通常聚集了大量细小的动态再结晶晶粒。 2.2 强度与导电率