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Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金具有强度高、密度低、焊接性能良好及加工性能好等特点而广泛用于航天航空领域,其性能与时效析出相密切相关。本文深入结合工厂实际生产情况,研究热处理对7055合金组织及力学性能影响,控制析出相,确定最佳热处理工艺。在此基础上分析大型环件不同部位的组织形貌,结合Ansys有限元模拟,分析淬火过程中的温度场与应力场,揭示大型环件不同部位性能差异的微观机理。试验结果表明随着固溶温度升高,抗拉强度和屈服强度缓慢升高,在470℃达到峰值,升高温度至480℃时,抗拉强度和屈服强度明显下降,合金的延伸率随固溶温度的升高而增大,固溶温度达460℃时,延伸率达到最大值(约30%)。双级固溶实验表明,合金经450℃,固溶60min处理后升温至不同温度固溶60min可以提高合金的抗拉强度和屈服强度。在二级固溶温度不变的条件下,提高一级固溶温度同样有类似效果。合金的最佳双级固溶工艺一级固溶处理450℃固溶60min,二级固溶为480℃固溶60min,抗拉强度与屈服强度比单级固溶提高19%和22%.力学测试表明,合金470℃固溶4h处理后,时效处理都显著影响合金的力学性能,随着合金时效温度的升高和时效时间的延长,合金的屈服强度和抗拉强度均先上升后下降,时效处理显著降低合金的延伸率,合金经470℃固溶4h及120℃时效4h后,抗拉强度达到660MPa,屈服强度达到605Mpa,延伸率为21%。XRD分析表明挤压态合金室温组织主要由α-Al、Al2Zn3Mg3、Mg Zn2(η相)和Al2Cu Mg相(S相)组成,随固溶温度升高,Al2Zn3Mg3相衍射峰强度逐渐下降,480℃固溶时其衍射峰消失。480℃固溶4h后依然有Mg Zn2相和Al2Cu Mg相。7055铝合金经120℃时效4h,晶内析出相为细小球状η’相;时效8h,合金基体中出现两种析出物,一种为圆球状η’相,另一种为针状η相,晶内析出相以η’相为主,继续延长时效时间,圆球状η’相消失,晶内析出相主要为针状η相。时效24h,针状析出相η相全部为粗化成棒状的η相。SEM观察表明合金经环轧后,部分粗大第二相被挤碎并沿一定方向分布。XRD衍射图谱和EDS表明粗大的第二相为Mg Zn2(η)相、Al2Cu Mg相和Al2Zn3Mg3相。合金锻环不同部位均有第二相析出,析出相数量种类及分布上随部位的不同而存在变化,环件表面第二相分布更为弥散,细小。Ansys有限元模拟圆环淬火应力场与温度场,其中温度场对称分布,由表层与内部巨大的温度梯度逐渐降低。圆环的应力场分布不规则,由于冷却速度的差异,圆环边缘处总是应力峰值出现的区域,温度梯度越大,表层峰值应力越高。其应力场中的拉应力与压热应力都使圆环引发塑性变形,塑性变形容易发生在淬火初始时期。