固溶对7050铝合金超厚板高向组织的影响

　　7050铝合金厚板在航空航天工业中得到了广泛的应用[1-2]，其制备需要经过铸造、均匀化热处理、热轧、固溶、时效等一系列的工艺过程. 由于在200mm厚板材生产的每一个工艺过程中材料不同位置的冷却、变形等不均匀，导致厚板沿高向组织与力学性能的很大差异，成为7050铝合金厚板应用的瓶颈. 国内鲜见对7050铝合金 200mm超厚板研究的报导，对中厚板的研究则主要集中在板材的不同淬火速率，内部残余应力方面[3 -6].而在实际生产过程中，铸造、均匀化冷却、热轧过程中的不均匀性对超厚板高向上最终力学性能差异同样产生巨大影响[7-10].

　　在厚板的每一步制备工艺中几乎都发生了粗大第二相的沉淀与溶解，并对下一步的组织演变产生重要影响，从而改变合金的最终性能. 本文对200mm厚7050铝合金热轧板热处理前后，以粗大第二相为主的显微组织特征和力学性能进行了研究，探讨了厚板固溶处理前高向的组织不均匀性对板材最终力学性能差异的影响，并尝试通过不同固溶处理改善显微组织，从而减小最终性能的差异和提高板材整体力学性能.

　　1 实 验

　　实验材料为某铝业公司提供的200mm厚7050铝合金热轧板. 板材的化学成分(质量分数，%)为: Zn5.94，Mg2.3，Cu2.28，Fe0.09，Si0.05，Zr0.1，Mn0.01，Cr0.01，Ti0.03，Al余量.沿板材厚度方向从表面到中心间隔均匀取五块厚度为3mm的板材. 按国家标准GB/T228-2002规定加工轧向的拉伸试样. 固溶试样取自厚板的表层、1/4厚层及中心层.

　　实验采用两种固溶制度: 一种为单级固溶，470℃条件下固溶2.5h，记为S1; 一种为双级固溶，440℃保温1h后用1h匀速升温至490℃保温0.5h，记为S2. 固溶处理后立即淬入室温水中，然后进行(120℃，6h)+(163℃，12h)双级时效处理.

　　采用光学显微镜、Quanta-200型扫描电镜对板材的纵截面进行组织观察，使用EDS分析第二相成分. 金相试样的浸蚀剂为Graff sargent 试剂:HF0.5%，HNO315.5% ，H2O84%(均为体积分数); CrO33g. 金相照片中晶粒尺寸的大小采用IPP软件进行测量. 样品的第二相百分数和再结晶分数统计采用面积法，使用ImageJ图像处理软件进行统计. 拉伸力学性能测试在CSS 44100电子万能试验机上进行.

　　2 实验结果

　　2.1 热轧态样品的组织观察

　　图1为热轧态样品在金相显微镜下的观察结果. 厚板表层的晶粒沿轧向明显拉长，沿轧向的晶粒尺寸范围约为100～130μm，高向的尺寸约为15～25μm，变形量最大. 1/4层的晶粒也有明显的压缩变形，但变形量要小于表层，沿轧向的晶粒尺寸范围约为240～350μm，高向的尺寸约为50～75μm. 而厚板中心层的晶粒呈盘状，变形量最小，沿轧向与高向的晶粒尺寸范围主要分布在150～220μm，70～105μm.