7xxx鋁合金是航空航天廣泛使用的輕質(zhì)高強(qiáng)鋁合金，應(yīng)力腐蝕問(wèn)題是限制該系鋁合金應(yīng)用的難題。目前，改善7xxx鋁合金應(yīng)力腐蝕的方式主要通過(guò)多步熱處理調(diào)控晶界析出相實(shí)現(xiàn)，但該方法以犧牲材料的強(qiáng)度為代價(jià)。

貴州大學(xué)楊明副教授、姜云副教授、尹存宏副教授和長(zhǎng)江大學(xué)雷磊副教授合作，采用表面超聲滾壓技術(shù)對(duì)7075-T4和7075-T6鋁合金進(jìn)行表面改性，通過(guò)析出相的調(diào)控和多級(jí)梯度納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，同時(shí)提升了7075鋁合金的力學(xué)性能、耐點(diǎn)蝕性能和應(yīng)力腐蝕性能。研究通過(guò)慢應(yīng)變拉伸實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力松弛試驗(yàn)，借助EBSD、HRTEM得表征手段揭示了表面完整性（粗糙度、表面殘余應(yīng)力）和微觀組織（晶粒尺寸和析出相分布特征）對(duì)力學(xué)性能和耐蝕性能的影響，

研究結(jié)果表明：通過(guò)合理的滾壓工藝設(shè)計(jì)能避免滾壓裂紋形成，鋁合金表面粗糙度明顯改善，殘余應(yīng)力的引入可以改善7075鋁合金的耐點(diǎn)蝕性能和應(yīng)力腐蝕性能。此外，超聲滾壓后7075-T6鋁合金表面形成由納米晶、片層結(jié)構(gòu)、變形粗晶和基體構(gòu)成的梯度組織，基體的析出相為GP區(qū)和η’’相，而表層析出相主要為η’和η相。表面析出相在表面滾壓過(guò)程中經(jīng)歷了析出相的回溶、再析出和再分布的演化過(guò)程。表面納米化導(dǎo)致的晶粒細(xì)化和位錯(cuò)增殖能夠補(bǔ)償析出相回溶導(dǎo)致的強(qiáng)度降低，從而提升梯度組織的強(qiáng)度。

此外，表面納米化使得試樣晶界體積含量增加，進(jìn)而加速了溶質(zhì)原子擴(kuò)散并促進(jìn)鈍化膜的形成，與此同時(shí)表面析出相的回溶和再分布特征能夠顯著提升7075鋁合金的應(yīng)力腐蝕性能。此外，課題組采用7075-T4合金進(jìn)行表面超聲滾壓結(jié)合后時(shí)效的方法，構(gòu)筑獲得了析出相、晶粒尺寸、位錯(cuò)密度呈梯度分布的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能得到大幅提升。相關(guān)的工作發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X23002536

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838822020606

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838822014001

圖1 EBSD表征梯度納米結(jié)構(gòu)

圖2多級(jí)梯度納米組織晶粒分布特征

圖3 表面超聲滾壓微觀組織電化學(xué)阻抗譜

圖4 不同超聲滾壓對(duì)7075-T6鋁合金析出相特征的影響

圖5慢應(yīng)變拉伸試驗(yàn)結(jié)果

圖6 未滾壓和滾壓試樣的腐蝕形貌