7xxx系列铝合金由于其密度低，强度高和优异的抗疲劳性而广泛用于航空航天与汽车领域。在7xxx系列铝合金中，7075铝合金由于其比强度高和断裂韧性优良而被广泛用于各种结构。通常，7075铝合金的复杂组件是通过热成型制造的，由于7075铝合金的室温可塑性低，因此在制造过程中很少采用冷成型。若冷成型可应用在7075铝合金上，则可以得到具有更高精度和机械性能更好的部件。因此，研究7075铝合金室温塑性的影响机理很有必要。武汉理工大学的研究人员通过不同的退火温度和保温时间对7075铝合金进行了退火处理，并根据第二相粒子和组织演变研究了退火行为并讨论了退火组织对随后拉伸变形行为和室温可塑性的影响。相关论文以题为“Microstructure evolution of annealed 7075 aluminum alloy and its influenceon room-temperature plasticity”发表在Materials and Design。https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109192
本文使用的原料是热挤压风冷制备的商用7075铝合金棒（直径180mm），成分为：Al-2.7Mg-5.8Zn-1.6Cu-0.4Si-0.5Fe-0.2Cr-0.3Mn-0.2T(wt%)。退火处理温度分别为：350℃、370℃、390℃、410℃、430℃、450℃、470℃，时间分别为：2min、1h、2h、4h、8h。
图1 不同退火条件下合金的SEM图像
图2 合金在不同退火条件下的主要织构成分的体积分数(a) 未退火（AR）和350℃退火，(b)AR和410℃退火，(c) AR和470℃退火
图3 IPF图显示了(a)AR，(b)350℃×2h，(c)410℃×2h，(d)470℃×2h中的退火晶粒再结晶
研究发现随着退火温度的升高或延长退火时间，第二相粒子的数量和尺寸均会增加。退火温度较低或退火时间较短时，析出相倾向于粗链状粒子，且细小球状析出物的合金元素含量较低。退火条件达到410℃×8h或470℃×2h后，第二相粒子主要呈长针状，且Cu含量较高。随着退火温度的升高或保温时间的延长，织构的演变表现出立方、黄铜、Goss型组分增强以及P、铜型组分减弱。在470℃×8h的退火条件下，立方成为主要的织构类型，而S型在所有退火条件下均几乎不变。
图4 不同退火条件下晶核和相应的{111}极图显示晶粒取向（a，c）AR，（b，d）350℃×2h，（e，g）410℃×2h，（f，h）470℃×2h
相较于未退火试样，所有退火的样品均表现出明显的屈服强度下降和伸长率提高。当退火温度在350℃至390℃之间时，屈服强度降低，而伸长率随保温时间的增加而增加。当退火温度在430℃至470℃之间时，屈服强度随保温时间的增加而增加，而伸长率则随保温时间的增加而降低。进行410℃×2h退火后伸长率达到最大（20.2％），屈服强度达到最低（97MPa）。
图6 具有不同取向因子(SF)和第二相粒子形状的室温变形行为示意图
图7 具有不同第二相分布和断裂形态特征的断裂模式示意图
图8拉伸变形过程中具有不同SF和第二相粒子形状的破坏机理示意图总的来说，本研究对7075铝合金在不同退火条件下进行了退火。研究了退火试样的第二相粒子，织构演变和力学性能。研究了退火特征对7075铝合金变形行为和破坏机理的影响。发现了三种新的晶格取向和粗大第二相粒子对室温变形行为的影响机理。本文为冷加工7xxx铝合金提供了理论依据。（文：破风）
