关于7050铝合金锻件成分的优化与组织

7050合金是在铝-锌-镁系合金的基础上发展起来的。要提高合金的强度，只有提高锌和镁的浓度，但Zn+Mg的含量≥（8~9）%以后，强度虽然可以提高到600N/mm2以上，而塑性和抗应力腐蚀性能却强烈下降，失去了使用价值。后来发现铜能有效改善高浓度铝-锌-镁合金的塑性和抗蚀性，特别是铬能显著提高抗应力腐蚀性能以后，铝-锌-镁-铜系合金才得到发展，也为7050合金的诞生创造了条件。

由Al-Zn-Mg-Cu系相图可知，工业用此类合金的主要相组成为α+η（MgZn2)+T(Al2Mg3Zn3)+S(Al2CuMg)，但因Cu含量不同而稍有变化。当含（5%~7%）Zn和（1%~3%）Mg时，若Cu>0.7%即会出现S相，Cu>2%还会出现θ相。但超硬铝的主要强化相是η相。η相在470℃的溶解度可达28%，而室温时仅4%，所以有极高的时效强化作用。　　

Al-Zn-Mg-Cu系合金的时效过程与Al-Zn-Mg合金的一样，也是：GB区→η'→η→T相，但在100℃~160℃时效，只发生η相的沉淀过程，只有当Ta（时效温度）>270℃后才能出现η→T的沉淀过程。这是因为Zn的扩散系数比Mg的高，低温时效只能发生富Zn相MgZn2的沉淀过程，高温时效才能发生富Mg相T的沉淀过程。　　

超硬铝的含Cu>0.7%后，在125℃~150℃时效，可以认为是在Al-Zn-Mg系沉淀过程（GP区→η'→η→T）的基础上，又出现了Al-Cu-Mg系的沉淀过程（GP区→S'→S）。　

超硬铝的显微组织随着温度的升高而向更高的时效阶段发展，即GBP（晶界沉淀相）和MPT（基体沉淀相）变粗，PFZ（晶间无沉淀带）变宽。这种过时效组织对抗应力腐蚀和断裂韧性有利，但却使强度性能降低15%~20%。　

Mn、Cr、Zr、Ti对超硬铝的影响与对Al-Zn-Mg合金一样，也是为了改善加工塑性和抗蚀性。Zn+Mg含量≥9%的合金，在淬火和时效后有严重的沿晶脆性断裂现象，伸长率很低。加入上述微量元素后，由于形成了不易被位错切割的化合物AlMgMn、Al（FeMn）Si、Al12Cr2Mg、Al20Cu2Mn、Al3Zr，并且改变了GB区、η'和η相的性质、尺寸和分布状态，因而改变了位错的运动方式，位错分布也均匀，不会在晶界形成应力高度集中点，结果改善了塑性和SCR。Mn和Cr能增加超硬铝的淬火敏感性，Cr的影响比Mn的还大，必须用高的淬火冷却速度才能保证时效后强度，但厚板和大型锻件即使采用高速淬火也淬不透，而且会产生严重的变形。因此，7050合金不含Mn和Cr，而且微量Zr（0.08%~0.25%）作为再结晶抑制剂，可在热水中淬火，不仅能降低淬火应力，而且大截面的厚板和锻件能获得高的强度，因为Zr能形成微细的不溶解质点Al3Zr，对淬火敏感性影响，Mn和Cr则不同，能同主要元素形成粗大的Al12CrMg2、Al26Cu2Mn化合物，不仅降低了Cu和Mg在α固溶体中的过饱和度，而且在淬火冷却过程中或时效初期还能沿这些质点析出粗大的η'或η相，使合金强度大幅降低。　　

7050合金是一种高纯度合金，≤0.12%Si、≤0.15%Fe、≤0.10%Mn、Fe和Si不仅对强度和抗蚀性有害，还能同Mn和Cu形成有害于平面应变断裂韧度KIC的夹杂相Al7Cu2Fe、Al17Cu2（FeMn）2、Al6（FeMn）和Al（FeMn）等，这就保证了7050合金有高的塑性和平面应变断裂韧度、强度，而且有低的淬火敏感性，成为一种综合性能高的航空航天厚板与锻件铝合金。