Die Rolle der Elemente in den Legierungen 7A03, 7A04, 7A09 und 7005, 7075, 7475, 7050, 7055

Aluminiumlegierungen der Serie 7xxx sind Aluminiumlegierungen mit Zink als Hauptlegierungselement, die hauptsächlich aus Legierungen der Al-Zn-Mg- und Al-Zn-Mg-Cu-Serie bestehen. Einige Legierungen enthalten auch einen geringen Anteil an Mn, Cr, Zr, V, Ag, Ti usw., der zur Wärmebehandlung gehört und die Aluminiumlegierung stärken kann. Es gibt fast 80 häufig verwendete 7xxx-Serien, hauptsächlich Legierungen der Al-Zn-Mg-Cu-Serie, die 74,3 % der Gesamtmenge ausmachen. Aufgrund seiner hohen spezifischen Festigkeit und Härte, besseren Korrosionsbeständigkeit und höheren Anfangseigenschaften ist es zum wichtigsten Strukturwerkstoff dieser Legierungsreihe geworden. Häufig verwendete Sorten sind 7A03, 7A04, 7A09 und 7005, 7075, 7475, 7050, 7055 und andere Legierungen. Es kann zu Halbzeugen wie Platten, Stäben, Drähten, Rohren und Schmiedeteilen verarbeitet werden, die hauptsächlich für Strukturmaterialien verwendet werden.

1. Legierung der Al-Zn-Mg-Serie

Die Hauptlegierungselemente in der Al-Zn-Mg-Legierung sind Zink und Magnesium, die hinzugefügten Spurenelemente sind Mangan, Chrom, Kupfer, Zirkonium und Titan und die Verunreinigungen sind hauptsächlich Eisen und Silizium. Es gibt etwa 20 häufig verwendete Legierungen der Al-Zn-Mg-Serie, wie 7003, 7004, 7005, 7008, 7108 usw. Legierungen der Al-Zn-Mg-Serie weisen eine gute thermische Verformungsfähigkeit und einen großen Abschreckbereich auf. Unter geeigneten Wärmebehandlungsbedingungen können niedrigere Werkstoffe eine höhere Festigkeit erreichen. Gute Schweißleistung, allgemein gute Korrosionsbeständigkeit und eine gewisse Korrosionsneigung bei der Anwendung. Es handelt sich um eine hochfeste schweißbare Aluminiumlegierung. Es wird hauptsächlich für Flugzeug- und Schiffsteile, Fahrzeugpanzerungen, militärische Schwimmbrücken, Hebefahrzeuge usw. verwendet.

1.1 Hauptlegierungselemente

Zink und Magnesium: In Legierungen der Al-Zn-Mg-Reihe beträgt der Gehalt sowohl an Zn als auch an Mg im Allgemeinen nicht mehr als 7,5 %. Mit der Erhöhung des Zink- und Magnesiumgehalts werden die Festigkeit und Härte der Legierungen der Al-Zn-Mg-Serie erheblich verbessert, aber die Plastizität, Spannungskorrosionsbeständigkeit und Bruchzähigkeit werden verringert. Die Spannungskorrosionsneigung von Legierungen hängt von der Summe der Zn- und Mg-Gehalte ab. Bei Legierungen mit hohem Mg- und niedrigem Zn-Gehalt oder hohem Zn- und niedrigem Mg-Gehalt weist die Legierung eine gute Spannungskorrosionsbeständigkeit auf, solange die Summe der Zn- und Mg-Gehalte nicht mehr als 7,5 % beträgt. Der Gehalt an Zn und Mg bestimmt nicht nur die Anzahl der Verfestigungsphasen, sondern auch die kritische Abschreckgeschwindigkeit und damit die Selbstabschreckbarkeit und Leistungsänderungen während der Alterung. Legierungen mit niedrigem Zn-Gehalt (unter 3 %) weisen eine geringe Festigkeit und hohe Dehnung auf, und während der künstlichen Alterung tritt keine offensichtliche Verstärkung auf. Die Abschreckalterungsfestigkeit einer Legierung mit w(Zn)=4–6 % und w(Mg)=2–4 % ist sehr empfindlich gegenüber der Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken. Das Abschrecken an der Luft führt dazu, dass die Legierungsfestigkeit abnimmt und eine hohe Spannung entsteht. Korrosionsneigung. Al-Zn-Mg-Legierungen werden bei steigender Temperatur weicher und neigen zu Spannungskorrosion und Trennkorrosion. Der Korrosionsgrad hängt auch vom Gehalt und Verhältnis von Zn und Mg in der Legierung ab. Zn und Mg haben eine hohe Feststofflöslichkeit in Aluminium, aber als unabhängige Komponenten können Zn und Mg aufgrund des schwachen Effekts der Aushärtung keine hohe Festigkeit erreichen. Wenn Zn und Mg nebeneinander existieren, wird eine Reihe neuer Phasen wie α-Al, η-Phase (MgZn2), T-Phase (Al2Mg3Zn3) usw. gebildet. η-Phase und T-Phase weisen in Aluminium eine höhere Löslichkeit und eine offensichtliche Temperaturbeziehung auf und haben eine starke Aushärtungswirkung. Die Löslichkeit der η-Phase in Aluminium beträgt bei der eutektischen Temperatur von 470 °C 28 %, bei Raumtemperatur jedoch nur 4 %, sodass die η-Phase einen hohen Abschreckungsalterungseffekt hat. Bei 489℃ beträgt die Löslichkeit der T-Phase in Aluminium 17 %. Mit abnehmender Temperatur beträgt die Raumtemperatur nur noch 1 %, sodass die Legierung durch Wärmebehandlung verstärkt werden kann. Darüber hinaus ist es zur Verhinderung einer Rissneigung während des Gießprozesses erforderlich, die Legierungselemente streng zu kontrollieren und zu versuchen, den Gehalt an Cu und Mn innerhalb der unteren Grenze des zulässigen Standardbereichs zu halten; Erhöhen Sie den Mg-Gehalt und verringern Sie das Verhältnis von Zn zu Mg. Der Si-Gehalt sollte unter 0,15 % kontrolliert werden, während der Fe-Gehalt nicht zu hoch kontrolliert werden sollte. Es ist jedoch notwendig, den Fe-Wert größer als den Si-Wert zu wählen, was im Allgemeinen der Fall ist, um den Solidustemperaturbereich der Erstarrungsflüssigkeit einzugrenzen und eine Rissbildungstendenz zu verhindern. Darüber hinaus ist auch der Einfluss des Zn/Mg-Wertes stärker ausgeprägt. Wie zum Beispiel 7007 (6,0–7,0 % Zn, 1,4–2,2 % Mg, Zn/Mg=3,6). Wenn Zn+Mg 8,6–9,5 % beträgt und Zn/Mg etwa 1,75 beträgt, erreicht die Summe den Maximalwert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Zn/Mg-Werte von 1,5–2,5 im Allgemeinen sinnvoller sind. Zu diesem Zeitpunkt sind die mechanischen Eigenschaften der Legierung, die mechanischen Eigenschaften des Schweißens und der Risstendenzkoeffizient idealer.

1.2 Spurenlegierungselemente

Kupfer: Der Legierung wird eine kleine Menge Cu zugesetzt, um die Alterung zu beschleunigen, die Festigkeit zu verbessern und die Abschreckempfindlichkeit zu erhöhen. Kupfer beschleunigt den frühen Alterungsprozess, da CuMgAl2 der Kern sein kann, der die GP-Zone in eine Zwischenphase beschleunigt. Der Rücklauftemperaturbereich kupferhaltiger Legierungen ist höher als der nicht- Die Breite der Kupferlegierung; Die Zugabe einer kleinen Menge Cu zur Legierung kann die Spannungskorrosionsbeständigkeit und Zugfestigkeit verbessern, die Schweißbarkeit der Legierung wird jedoch verringert. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass der Gesamtgehalt an Zink, Magnesium und Kupfer die Eigenschaften der Legierung bestimmt. Dies bestimmt auch den Verwendungszweck der Legierung. Wenn der Gesamtgehalt mehr als 9 % beträgt, ist die Festigkeit hoch, aber die Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Schweißbarkeit sind nicht gut. Bei einem Gesamtgehalt von 6 bis 8 % ist die Festigkeit noch höher, aber die Formbarkeit und Schweißleistung sind viel besser. Wenn der Gesamtgehalt auf 5–6 % sinkt, lässt es sich hervorragend verarbeiten und die Spannungskorrosionsempfindlichkeit verschwindet nahezu. Die Rolle von Cu im Verhältnis ist ähnlich wie die von Zink, und der größte Teil des Kupfers wird auch in den beiden Verbindungen MgZn2 und Al2Mg3Zn3 gelöst.

Mangan und Chrom: Eine kleine Menge Mn und Cr hat einen erheblichen Einfluss auf die Struktur und die Eigenschaften der Legierung. Die beiden Elemente können beim Homogenisieren und Glühen des Barrens dispergierte Partikel erzeugen, die Wanderung von Versetzungen und Korngrenzen behindern, wodurch die Rekristallisationstemperatur erhöht wird, das Kornwachstum wirksam verhindert wird, und sie können die Körner verfeinern. Darüber hinaus kann die Zugabe von Mangan und Chrom die Spannungskorrosionsbeständigkeit der Legierung verbessern, und der Effekt ist erheblich. Bei gleichzeitiger Zugabe von Mangan und Chrom ist der Effekt der Verringerung der Spannungskorrosionstendenz besser. Und die Zugabe von Cr ist offensichtlicher als die Zugabe von Mn. Die zugesetzte Chrommenge beträgt vorzugsweise w(Cr) 0,1 %–0,2 % und der Mangangehalt beträgt w(Mn) 0,2 %–0,4 %.

Vanadium: V bildet in der Aluminiumlegierung eine feuerfeste Al11V-Phasenverbindung, die im α(Al)-Kristall verteilt ist. Durch die Zugabe von V nimmt der sekundäre Dendritenabstand der Legierung zunächst ab und vergrößert sich dann. Nach der Zugabe von V nimmt die Anzahl der an den Legierungskorngrenzen und Dendritengrenzen verteilten zweiten Phasen zu und die Form der Phasen ändert sich erheblich, vom ursprünglichen länglichen Streifen und einfachen Netzwerk zu schmalen Streifen, Punkten und Blöcken. Die Strukturphase der Form. Die Zugabe einer geeigneten Menge V ist vorteilhaft, um die Zugfestigkeit und Dehnung zu erhöhen. Der Hauptgrund dafür ist, dass die entsprechende Menge an V den sekundären Dendritenabstand der Legierung verringert und eine Rolle bei der Feinkornverfestigung spielt, wodurch die Festigkeit und Plastizität verbessert wird. Gleichzeitig wird die feine Al11V-Phase in der α(Al)-Matrix ausgefällt, die einen starken Nagel für Versetzungen aufweist. Die Durchstechwirkung behindert die Bewegung der Luxation. Die für den Versetzungsschlupf erforderliche Scherspannung wird erhöht, was bei der Niederschlagsverfestigung eine Rolle spielt. Nach der Zugabe von übermäßigem V werden die Zugfestigkeit und die Dehnung der Legierung verringert. Dafür gibt es zwei Hauptgründe. Einerseits vergrößert übermäßiges V den sekundären Dendritenabstand der Legierung erneut und verringert die Festigkeit und Plastizität der Legierung; Wenn andererseits zu viel V hinzugefügt wird, wird die unregelmäßige Al11V-Blockphase in der α(Al)-Matrix ausgefällt, was die Matrix spaltet und die mechanischen Eigenschaften der Legierung verringert. Die Zugabe von V erhöht die Anzahl der eutektischen Phasen in der Legierung und die Anzahl der intergranularen Flüssigkeitsfilme während der Erstarrung. Die Erhöhung der Anzahl der Flüssigkeitsfilme kann die Kompensationsfähigkeit der flüssigen Phase am Ende der Erstarrung verbessern, dazu beitragen, die Poren zwischen den intergranularen Brücken direkt zu füllen, das seitliche Wachstum der intergranularen Brücken zu fördern, die Poren zwischen den intergranularen Brücken zu reduzieren und zu beseitigen, die intergranulare Bindungskraft zu erhöhen und die Heißrissneigung der Legierung zu verringern; Es ist vorteilhaft, die beim Erstarrungsprozess erzeugte Schrumpfporosität zu kompensieren, die Kompaktheit der Legierungsstruktur zu verbessern und die Heißrissneigung der Legierung zu verringern.

Zirkonium: Durch die Zugabe einer kleinen Menge Zirkonium kann die Schweißbarkeit von Al-Zn-Mg-Legierungen deutlich verbessert werden. Wenn der Al-5Zn-3Mg-0,35Cu-0,35Cr-Legierung 0,2 % Zr zugesetzt werden, werden Schweißrisse deutlich reduziert. Zr kann auch die Endtemperatur der Rekristallisation erhöhen. Wenn in der Al-4,5Zn-1,8Mg-0,6Mn-Legierung w (Zr) größer als 0,2 % ist, liegt die endgültige Rekristallisationstemperatur der Legierung über 500 °C. Daher behält das Material nach dem Abschrecken immer noch die verformte Struktur bei. Durch Zugabe von w(Zr) 0,1 %–0,2 % zur manganhaltigen Al-Zn-Mg-Legierung kann auch die Spannungskorrosionsbeständigkeit der Legierung verbessert werden, allerdings ist die Wirkung von Zirkonium geringer als die von Chrom.

Titan: Der Zusatz von Ti zur Legierung kann die Kristallkörner im Gusszustand verfeinern und die Schweißbarkeit der Legierung verbessern, seine Wirkung ist jedoch geringer als die von Zirkonium. Bei gleichzeitiger Zugabe von Titan und Zirkonium ist die Wirkung besser. In der Al-5Zn-3Mg-0,3Cr-0,3Cu-Legierung mit einem w(Ti)-Gehalt von 0,12 % weist die Legierung eine bessere Schweißbarkeit und Dehnung auf, wenn der w(Zr)-Gehalt 0,15 % übersteigt, was im Vergleich zu vergleichbar ist. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn w(Zr) separat über 0,2 % hinzugefügt wird. Titan kann auch die Rekristallisationstemperatur der Legierung erhöhen.

Scandium: Das Sc-Element hat einen erheblichen Einfluss auf die Struktur und die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen. Al3Sc-Partikel haben eine sehr starke Ausscheidungshärtungswirkung auf Aluminiumlegierungen. Durch die Zugabe einer geeigneten Menge Sc zur Legierung der Al-Zn-Mg-Serie können Al3Sc-Partikel ausgefällt werden, die vollständig mit der Aluminiummatrix in der Legierung kohärent sind. Dadurch kann die Legierungsstruktur erheblich verfeinert, die Größe, Form und Verteilung der Hauptverfestigungsphase η verändert und Kristalle reduziert werden. Es gibt keine Ausscheidungsbreitbandigkeit, was offensichtlich die Festigkeit, Plastizität und Hochtemperaturstabilität der Legierung verbessert.

Silber: Eine kleine Menge Ag kann die Aushärtungswirkung von Al-Zn-Mg-Legierungen beschleunigen und den Grad der Aushärtung erhöhen. Ag kann auch den Alterungsausfällungsprozess einiger Legierungen verändern, die Übergangsphase η'phase verfeinern und den stabilen Temperaturbereich der GP-Zone verbessern.

Lithium: Li ist das leichteste Metall in der Natur. Der Zusatz von Li zu Aluminiumlegierungen kann den Elastizitätsmodul stark erhöhen und die Dichte verringern. Es hat positive Bedeutung für das Leichtgewicht und die mechanischen Eigenschaften von Al-Zn-Mg-Legierungen, die zusätzliche Menge sollte jedoch streng kontrolliert werden.

1.3 Verunreinigungselemente

Eisen: Eisen kann die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Legierung verringern, insbesondere bei Legierungen mit höherem Mangangehalt. Daher sollte der Eisengehalt so weit wie möglich reduziert werden, wobei der Gehalt an W (Si) auf weniger als 0,3 % begrenzt werden sollte. Darüber hinaus nehmen auch die Härte, die Dehnung und die Bruchzähigkeit der verformten Legierung ab. Da das nadelförmige FeAl3 im Gussstück während des Verarbeitungs- und Verformungsprozesses nicht zerbrochen werden kann und seine Sprödigkeit vollständig erhalten bleibt, ist das Phänomen, dass die Plastizität mit zunehmendem Eisengehalt abnimmt, von großer Bedeutung. Si kann die Festigkeit der Legierung verringern, die Biegeleistung verringern und die Neigung zu Schweißrissen erhöhen. In schnell abkühlenden Gussstücken liegen eisenhaltige Verbindungen sowohl fein als auch dispergiert vor. Daher verringert Fe mit einem Gehalt von mehr als 1,5 % einerseits die thermische Versprödung und verbessert andererseits die Spannungskorrosionsbeständigkeit. Bei gleichzeitiger Zugabe von Eisen und Mangan steigt die Festigkeit der Legierung leicht an, gleichzeitig nimmt auch die Dehnung ab.

Silizium: Durch die Zugabe von Si kann mit dem Mg in der Legierung leicht Mg2Si gebildet werden, wodurch die Hauptverfestigungsphase η-Phase (MgZn2) und T-Phase (Al2Mg3Zn3) in der Legierung reduziert wird, wodurch die Festigkeit der Legierung verringert wird. Und es verringert die Biegeleistung und erhöht die Neigung zu Schweißrissen. w(Si) sollte auf weniger als 0,3 % begrenzt werden.

2. Al-Zn-Mg-Cu-Legierung

Die Al-Zn-Mg-Cu-Legierung ist eine wärmebehandelbare Verstärkungslegierung. Die wichtigsten Verstärkungselemente sind Zn und Mg. Cu hat auch eine gewisse Festigkeitswirkung, seine Hauptfunktion besteht jedoch darin, die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu verbessern. Darüber hinaus enthält die Legierung eine geringe Anzahl an Spurenelementen wie Mangan, Chrom, Zirkonium, Vanadium, Titan und Bor. Eisen und Silizium sind Verunreinigungselemente in der Legierung.

2.1 Hauptlegierungselemente

Zink und Magnesium: Zn und Mg sind die wichtigsten stärkenden Elemente. Wenn sie koexistieren, bilden sie die Phasen (MgZn2) und T (Al2Mg3Zn3). Die Löslichkeit der T-Phase in Aluminium ist sehr groß, und mit dem Temperaturanstieg und -abfall kann die Erhöhung des Zink- und Magnesiumgehalts die Festigkeit und Härte erheblich erhöhen, aber die Plastizität, Spannungskorrosionsbeständigkeit und Bruchzähigkeit werden verringert. Es wird allgemein angenommen, dass in Legierungen der Al-Zn-Mg-Cu-Serie, wenn der Zn-Gehalt mehr als 3 % beträgt, der Cu- und Mg-Gehalt jeweils mehr als 1 % beträgt und Cu größer als Mg ist, eine S-Phase gebildet wird. (MgZn2) erscheint, wenn das Verhältnis von Zn zu Mg größer als 2,2 ist. Wenn der Cu-Gehalt in der Legierung geringer ist als der Mg-Gehalt und das Verhältnis von Zn zu Mg weniger als 2,2 beträgt, ist die Struktur nur α(Al)+T-Eutektikum. Wenn bei ultrahochfesten Aluminiumlegierungen der Zn-Gehalt 7–12 % beträgt, der Mg-Gehalt 2–3 % beträgt und das Verhältnis von Zn zu Mg größer als 3,0 ist, bilden Zn und Mg die Hauptverfestigungsphase (MgZn2) in der Legierung. Darüber hinaus haben einige Forscher den isothermen 480℃-Querschnitt des aluminiumreichen Al-Zn-Mg-Cu-Winkels berechnet und experimentell verifiziert. Mit zunehmendem Zn-Gehalt und Cu-Gehalt schrumpft der α(Al)-Phasenbereich und der α(Al)+S(Al2CuMg)-Phasenbereich vergrößert sich. Auch der Einfluss des Zn/Mg-Wertes auf die mechanischen Eigenschaften von Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen ist sehr wichtig. Für die Gesamtleistung sollte der Zn/Mg-Wert jedoch entsprechend reduziert werden. Beispielsweise liegt bei der Legierung 7178 das Zn/Mg-Verhältnis bei etwa 2,5, was füreinander besser ist. Das Gleiche gilt also auch für ähnliche Legierungen. Daher gibt es in Legierungen der Al-Zn-Mg-Cu-Serie unabhängig davon, in welchem ​​Intervall Zn+Mg liegt, einen optimalen Zn/Mg-Wert. In diesem Intervall sind und das Maximum, und diese beiden Werte liegen am nächsten und der Minimalwert. Wenn der Zn/Mg-Wert kleiner als M ist, steigt er mit zunehmendem Zn/Mg-Wert. Je näher diese beiden Werte am Minimalwert liegen. Wenn der Zn/Mg-Wert größer als M ist, nimmt er mit zunehmendem Zn/Mg-Wert ab, wobei die Abnahme schnell erfolgt und mit zunehmendem Zn/Mg-Wert zunimmt. Um die Legierung herzustellen und gut zusammenzupassen, weicht der Zn/Mg-Wert bei der tatsächlichen Verwendung oder Produktion der Legierung im Allgemeinen geringfügig vom M-Wert im entsprechenden Intervall ab, und ein Teil der Festigkeit wird zur Verbesserung geopfert.

Kupfer: Der Zusatz von Cu-Legierungselementen kann die Dispersion der ausgeschiedenen Phase deutlich erhöhen und die interkristalline Struktur verbessern. Wenn w(Zn)/w(Mg) größer als 2,2 ist und der Kupfergehalt größer als der Magnesiumgehalt ist, können Kupfer und andere Elemente eine verfestigende Phase S (Al2CuMg) erzeugen, um die Festigkeit der Legierung zu erhöhen, aber im umgekehrten Fall ist die Existenzwahrscheinlichkeit der S-Phase sehr gering. Kupfer kann auch die Feststofflöslichkeit von Zn und Mg verringern und die Potentialdifferenz zwischen der Korngrenze und dem Korn verringern. Wenn sein Gehalt mehr als 1 % beträgt, kann es auch die Tendenz zur interkristallinen Rissbildung verringern und die Spannungskorrosionsbeständigkeit der Legierung verbessern. Wenn der Gehalt mehr als 1,5 After % beträgt, nimmt die Korrosionsbeständigkeit der Legierung ab. Wenn der Atomprozentsatz von Cu und Mg in der Legierung Cu/Mg beträgt

2.2 Spurenlegierungselemente

Vanadium: V bildet Al1 in einer Aluminiumlegierung

Feuerfeste Verbindungen der 1V-Phase sind in α(Al)-Kristallen verteilt. Durch die Zugabe von V nimmt der sekundäre Dendritenabstand der Legierung zunächst ab und vergrößert sich dann. Nach der Zugabe von V nimmt die Anzahl der an den Legierungskorngrenzen und Dendritengrenzen verteilten zweiten Phasen zu und die Form der Phasen ändert sich erheblich, vom ursprünglichen länglichen Streifen und einfachen Netzwerk zu schmalen Streifen, Punkten und Blöcken. Die Strukturphase der Form. Die Zugabe einer geeigneten Menge V ist vorteilhaft, um die Zugfestigkeit und Dehnung zu erhöhen. Der Hauptgrund dafür ist, dass die entsprechende Menge an V den sekundären Dendritenabstand der Legierung verringert und eine Rolle bei der Feinkornverfestigung spielt, wodurch die Festigkeit und Plastizität verbessert wird. Gleichzeitig wird die feine Al11V-Phase in der α(Al)-Matrix ausgefällt, die einen starken Nagel für Versetzungen aufweist. Die Durchstechwirkung behindert die Bewegung der Luxation. Erhöht die für das Versetzungsgleiten erforderliche Scherspannung, spielt eine Rolle bei der Ausfällungsverstärkung, erhöht die Anzahl interdendritischer Brücken und die Dendritenverformbarkeit, verringert die Möglichkeit intergranularer Brückenschäden durch Erstarrungsschrumpfungsspannung und kann auch die Menge der eutektischen Phase erhöhen. Nach der Zugabe von übermäßigem V werden die Zugfestigkeit und die Dehnung der Legierung verringert. Dafür gibt es zwei Hauptgründe. Einerseits vergrößert übermäßiges V den sekundären Dendritenabstand der Legierung erneut und verringert die Festigkeit und Plastizität der Legierung; Wenn andererseits eine übermäßige Menge an V hinzugefügt wird, wird eine unregelmäßige Al11V-Blockphase in der α(Al)-Matrix ausgeschieden, die einen spaltenden Effekt auf die Matrix hat und dadurch die mechanischen Eigenschaften der Legierung verringert. Die Zugabe von V erhöht die Anzahl der eutektischen Phasen in der Legierung und die Anzahl der intergranularen Flüssigkeitsfilme während der Erstarrung. Die Erhöhung der Anzahl der Flüssigkeitsfilme kann die Kompensationsfähigkeit der flüssigen Phase am Ende der Erstarrung verbessern, dazu beitragen, die Poren zwischen den intergranularen Brücken direkt zu füllen, das seitliche Wachstum der intergranularen Brücken zu fördern, die Poren zwischen den intergranularen Brücken zu reduzieren und zu beseitigen, die intergranulare Bindungskraft zu erhöhen und die Heißrissneigung der Legierung zu verringern; Es ist vorteilhaft, die beim Erstarrungsprozess erzeugte Schrumpfporosität zu kompensieren, die Kompaktheit der Legierungsstruktur zu verbessern und die Heißrissneigung der Legierung zu verringern. Wenn beim Gießen einer Al-7,0Zn-2,5Mg-1,0Cu-Legierung 0,1 % V hinzugefügt werden, ist die Rissneigung am geringsten. Bei Zugabe von 0,05 % V beim Gießen der Al-4,5Zn-1,0Mg-0,8Cu-Legierung ist die Rissneigung am geringsten.

Mangan, Chrom: Die Zugabe einer kleinen Menge Mn, Cr und anderer Elemente hat einen erheblichen Einfluss auf die Struktur und Eigenschaften der Legierung. Diese Elemente können während des Homogenisierungsglühens des Barrens dispergierte Partikel erzeugen, um die Wanderung von Versetzungen und Korngrenzen zu verhindern, wodurch die Rekristallisationstemperatur erhöht, das Wachstum von Körnern wirksam verhindert, die Körner verfeinert und die Organisation sichergestellt werden. Nach der Warmumformung und Wärmebehandlung bleibt der nicht rekristallisierte oder teilweise rekristallisierte Zustand erhalten, was die Festigkeit verbessert und eine gute Spannungskorrosionsbeständigkeit aufweist. Im Hinblick auf die Verbesserung der Spannungskorrosionsbeständigkeit hat die Zugabe von Chrom eine bessere Wirkung als die Zugabe von Mangan. Die Zugabe von w (Cr) 0,45 % führt zu einer um das Dutzende bis Hundertfache längeren Korrosionsbeständigkeit als die Zugabe der gleichen Menge Mangan. Der Chromgehalt in der Legierung ist nicht hoch, hauptsächlich in Gegenwart von Metallverbindungen wie (Crum)Al13 und (CrFe)Al7, die die Legierung verstärken, die Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion verringern und den KIC-Wert erhöhen können.

Zirkonium: Zr kann die Rekristallisationstemperatur der Legierung stark erhöhen. Unabhängig davon, ob es sich um eine Heiß- oder Kaltverformung handelt, kann nach der Wärmebehandlung die nichtrekristallisierte Struktur erhalten werden. Zirkonium kann auch die Härtbarkeit, Schweißbarkeit, Bruchzähigkeit und Spannungskorrosionsbeständigkeit der Legierung verbessern. Leistung usw., Zr scheidet während der Legierungserstarrung primäres Al3Zr aus. Es ist ein vielversprechendes Spurenelement in der Al-Zn-Mg-Cu-Legierung.

Titan und Bor: Titan und Bor verfeinern die Kristallkörner der Legierung im Gusszustand und erhöhen die Rekristallisationstemperatur der Legierung.

Nickel: Ni liegt häufig als Al3Ni-Phase in Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen vor. Diese Phase beschleunigt den Alterungsprozess und stärkt die Haut. Wenn der Gehalt der Al3Ni-Phase zunimmt, nimmt A ab und Rm zu.

Scandium: Das Sc-Element bildet in der Aluminiumlegierung die Al3Sc-Phase, die einen sehr offensichtlichen Kornfeinungseffekt hat. Wenn der Gehalt an Sc nicht ausreicht, um die Al3Sc-Phase zu bilden, verläuft der Kornfeinungseffekt nicht reibungslos und fällt nach dem Homogenisierungsglühen aus. Die dispergierte Phase von Al3Sc hemmt die Rekristallisation. Studien haben gezeigt, dass die verstärkende Wirkung von Sc in Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Legierungen hauptsächlich auf der Feinkornverfestigung, der Unterstrukturverstärkung und der Ausscheidungsverstärkung beruht. Darüber hinaus kann Sc auch die Schweiß- und Korrosionsbeständigkeit der Legierung verbessern. Während des Homogenisierungsprozesses der Legierung wird eine große Anzahl feiner, gleichmäßiger und dispergierter sekundärer Al3Sc-Phasen ausgefällt, die Brunnenkresse-förmig sind und mit der Matrix kohärent sind. Die Partikel verankern die Versetzungen und Korngrenzen stark, behindern die Rekristallisation der Legierung und sorgen dafür, dass die Legierung nach Lösung und Alterung noch in der verformten Unterstruktur, also der verarbeiteten Faserorganisation, erhalten bleibt. Die Existenz einer Unterstrukturorganisation behindert die Bewegung von Versetzungen im Kristall. Dadurch wird die Festigkeit der Legierung verbessert.

Lithium: Das Li-Element hat einen gewissen Einfluss auf die Legierung. Es wird allgemein angenommen, dass das Li-Element die GP-Zone verhindern und die Bildung von metastabilem MgZn2 während der natürlichen Alterung fördern kann. Das Li-Element hat einen wichtigen Einfluss auf das Leichtgewicht der Legierung. Wenn der Li-Gehalt weniger als 1,7 % beträgt, ersetzt die (Al3Li) die Phase, was die mechanischen Eigenschaften verringert. Wenn er größer als 1,7 % ist, kann die gleichmäßige Form und einheitliche Gestalt der Zn-reichen Phase in der Matrix unterdrückt werden. „Phasenvergröberung. Daher ist der allgemeine Li-Gehalt von 1,7 % ein Grenzpunkt. Solange der Li-Gehalt einen moderaten Wert erreicht, bilden Li und Leerstellen Li-V-Gruppen, die die Diffusionsgeschwindigkeit von Zn- und Mg-Atomen verlangsamen, was sich positiv auf die Dispersionsverteilung auswirkt.

2.3 Verunreinigungselemente

Eisen und Silizium: In den Aluminiumlegierungen der Serie 7xxx sind Eisen und Silizium unvermeidbare schädliche Verunreinigungen, die in der Legierung unlösliche oder feuerfeste FeAl3, Al7Cu2Fe, AlFeMnSi und andere spröde Phasen und eutektische Verbindungen bilden. Die Verunreinigungen stammen hauptsächlich aus Rohstoffen und Schmelzen. Werkzeuge und Geräte, die beim Gießen verwendet werden. Diese Verunreinigungen bilden auch (FeMn)Al6, (FeMn)Si2Al5, Al(FeMnCr) und andere grobe Verbindungen mit Mangan und Chrom. FeAl3 bewirkt eine Kornverfeinerung, hat jedoch einen größeren Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit. Wenn der Gehalt der unlöslichen Phase zunimmt und der Volumenanteil der unlöslichen Phase zunimmt, werden diese unlöslichen zweiten Phasen bei Verformung gebrochen und verlängert, und es entsteht eine Streifenstruktur. Die Partikel sind linear entlang der Verformungsrichtung angeordnet und bestehen aus kurzen, unverbundenen Streifen. Da die Verunreinigungspartikel innerhalb der Körner und an den Korngrenzen verteilt sind, entstehen bei plastischer Verformung Poren an einem Teil der Korn-Matrix-Grenze, was zu Mikrorissen führt, die zum Ursprung der Risse werden. Es hat einen sehr negativen Einfluss auf die Dehnung, insbesondere auf die Bruchzähigkeit der Legierung. Darüber hinaus bildet sich durch die Zugabe von Si leicht Mg2Si mit dem Mg in der Legierung, wodurch die Hauptverfestigungsphase η-Phase (MgZn2) und T-Phase (Al2Mg3Zn3) in der Legierung reduziert wird, wodurch die Festigkeit der Legierung verringert wird. Daher wird bei der Konstruktion und Herstellung der neuen Legierung der Gehalt an Eisen und Silizium streng kontrolliert. Neben der Verwendung hochreiner Metallrohstoffe wurden beim Schmelzprozess auch einige Maßnahmen ergriffen, um eine Vermischung dieser beiden Legierungselemente mit der Legierung zu verhindern. Fe, Si Der Gehalt sollte unter 0,15 % liegen.