4GPa压力处理对LC4铝合金力学性能及耐腐蚀性的影响

　　LC4铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系列合金，具有良好的力学性能和较好的工艺性能，是航空工业中应用最广泛的重要结构材料之一[1-2]。该合金缺点之一是耐蚀性较差[3]，其力学性能也有很大的发掘潜力[4]。有文献报道[5-6]，采用高压处理可改善有色金属材料的组织，提高其力学及耐腐蚀性。但有关高压在铝合金中应用的报道甚少。为此，本文通过试验探讨了4GPa压力处理对LC4铝合金力学及耐腐蚀性能的影响，所得结果为高压在有色金属材料中的应用提供依据。

　　1 试样制备与试验方法

　　试验材料为退火态LC4铝合金棒料，其化学成分(质量分数，%)为89.47Al，5.68Zn，2.16Mg，1.72Cu，0.47Mn，0.13Cr，0.11Fe，0.12Si，0.07Ti，0.05Zr，0.02V。试样尺寸为Φ10mm×14mm。在CS-ΙB型六面顶压机上进行高压处理试验。施加压力为4GPa，加热至475℃，保温60min后断电保压冷却至室温。在HVS-1000型显微硬度计上测试试样的硬度，载荷砝码为100g。并用DDL500电子万能试验机测试其抗压强度，压缩速度为5mm/min。然后用1200号砂纸对高压处理前后的样品进行打磨，清水冲洗后浸入3.5%的NaCl 溶液中，溶液温度35℃，浸泡时间240h，试验在HHS-12电热恒温水溶锅内进行。之后用30%HNO3去除腐蚀产物，清水冲洗、烘干后用ESJ205-4型光电子天平( 精确度为0.1mg) 称量其质量变化，按照式计算其腐蚀速率[7]。式中，v为腐蚀速率，(mm·a^-1); m0为试验前试样的质量，g; m1为试验后试样的质量，g; S为试样的面积，m²;t为腐蚀时间，h; ρ为金属的密度，(g·cm^-3)。用CHI660A电化学测试仪测定LC4铝合金在室温下3.5%NaCl溶液中的极化曲线，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂片，扫描速率为0.5mV/s。借助Axio-vert200MAT型金相显微镜和S-3400N型扫描电镜(SEM-BSE)对试样组织进行观察。

　　2 试验结果与讨论

　　2.1 显微组织

　　图1为4GPa压力处理前后LC4铝合金的显微组织。可以看出，退火态LC4铝合金的组织由α(Al)固溶体和分布在α(Al)基体上的第二相组成，其中在晶界上有链状分布的第二相。经4GPa压力处理后，LC4铝合金的晶粒细化，晶粒平均尺寸约13.52μm，第二相数量也明显减少，且晶界上链状分布的第二相消失。由SEM背散射观察图2可见，退火态LC4铝合金基体中存在显微孔隙，而4GPa压力处理后LC4铝合金基体中的显微孔隙数量明显减少，孔隙尺寸也减小。这意味着4GPa压力处理能提高LC4铝合金的致密性。这可能是由于LC4铝合金在4GPa压力处理过程中发生再结晶，形成细小的晶粒。同时也使内部显微孔隙受到压缩而闭合，使4GPa压力处理后显微组织变得致密。