深冷处理对7075铝合金力学性能的影响

　　深冷处理是常规热处理的一种延伸，该处理不仅能提高钢铁材料的强韧性和耐磨性，同时还起到稳定尺寸、改善均匀性、减小变形等作用，越来越受到相关研究者的关注[1-3]。近年来，深冷处理在铜、铝及镁合金等有色金属中有相关的研究报道[4-5]。7075铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系热处理强化型合金，具有高强度、低密度、热加工性能好等优点，已广泛应用于航空航天等高技术领域。但关于7075铝合金经深冷处理后力学性能的研究报道较少。为此，本文探讨了深冷处理对7075铝合金硬度和压缩性能的影响。

　　1 实验材料及方法

　　实验所用材料为退火态7075铝合金棒料，其化学成分(质量分数，%)为5.42Zn，2.75Mg，1.81Cu，0.24Cr，0.18Fe，0.16Mn，试样尺寸为准10mm×12mm。将试样在 KLX-12B 型箱式电阻炉中加热到480℃保温2h后直接浸入液氮中(-196℃)停留30min。然后，再取部分深冷处理后的试样进行120℃保温5h的时效处理。用FM-ARS-9000全自动显微硬度测量系统测试深冷处理前后试样的硬度，用WDW3100电子万能试验机对其样品进行室温压缩实验，压缩速度3mm/min。并借助Axiovert200MAT金相显微镜对试样的微观组织进行分析。

　　2 实验结果与讨论

　　2.1 显微组织

　　图1为深冷处理前后7075铝合金的显微组织。可以看出，深冷处理前 7075 铝合金的组织特征为α(Al)基体上存在较多的第二相，且在晶界处第二相呈连续分布。经深冷处理后，大部分粗大的第二相已溶入α(Al)基体，第二相的数量明显减少。

　　2.2 力学性能

　　图2为不同状态下7075铝合金的应力-应变曲线。可以看出，深冷处理能提高7075铝合金的压缩屈服强度，深冷处理后再经120℃保温5h的时效处理效果更好。由图2还可以看出，深冷处理的样品在应变约为4%时出现开裂现象，而退火态和深冷处理后再经时效处理的无开裂现象。这说明深冷处理能增大7075铝合金的脆性，而随后的时效处理可减小深冷处理样品的开裂倾向，提高其塑性。由硬度的测试值可知，7075铝合金经深冷处理后的硬度有所升高，再经120℃保温5h的时效处理，其硬度值进一步升高。7075铝合金经深冷处理后再经120℃保温5h时效处理的压缩屈服 强度和硬度 分别为543.96MPa 和185HV，较退火态的分别提高了134.86%和176.12%，其结果见表1。

　　7075铝合金经深冷处理后大部分第二相已溶入α(Al)基体中，起到固溶强化作用，使其硬度和强度增高。但由于深冷处理的冷却速度较快，温度也较低，故经深冷处理后7075铝合金可得到溶质原子和空位的双重过饱和固溶体，使基体晶格产生严重的歪扭畸变，内应力较大，导致7075铝合金的脆性增大。随后的时效处理能消除7075铝合金组织内应力，使其塑性升高，同时也能使固溶于基体中的合金元素析出，产生细小弥散分布的第二相来达到强化效果[6]。因此，7075铝合金经深冷处理后再经适当的时效处理，可获得较高的硬度和良好的塑性。