电脉冲孕育及热处理对铝合金组织及耐蚀性能影响

原标题：电脉冲孕育及热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金组织及耐蚀性能影响

导读

Al-Zn-Mg-Cu合金在航空航天领域广泛应用，但铸造过程中的晶界粗大第二相和枝晶偏析严重影响力学性能和耐蚀性能。辽宁工业大学赵作福团队将电脉冲孕育处理与热处理工艺相结合，发现电脉冲可有效细化晶粒、改善偏析，晶格常数由4.07 nm增大到4.11 nm，为改善合金综合性能提供了新思路。

Al-Zn-Mg-Cu合金因其低密度、高比强度、高韧性以及优异的耐腐蚀性能，在航空航天等领域得到广泛应用。在铸造过程中，因铸造成形工艺和合金成分偏析致使凝固组织中的晶界处存在大量的η-MgZn3和S-Al2CuMg等粗大第二相，使得合金力学性能及耐腐蚀性能降低。为了改善Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固组织和性能，研究者们采用了多种工艺手段，其中电脉冲孕育处理作为一种绿色、节能的熔体处理技术受到关注。本研究将电脉冲孕育处理与后续热处理工艺相结合，调整热处理工艺参数，为改善合金凝固组织和耐腐蚀性能提供参考。

01 内容来源

高子懿、赵作福、李纪元等（辽宁工业大学材料科学与工程学院），《电脉冲孕育及热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金组织及耐蚀性能影响》，《特种铸造及有色合金》2026年第46卷第7期。

02 研究亮点

本文发现电脉冲孕育处理（500 V、3 Hz、30 s）可有效细化晶粒，改善枝晶偏析，晶格常数由4.07 nm增大到4.11 nm，第二相在基体中的固溶度明显增加。经450 ℃×1 h+480 ℃×30 min固溶+120 ℃×6 h+160 ℃×12 h时效后，平均晶粒尺寸由96.59 μm减小到57.70 μm，η相面积分数由9.60%增加到21.40%。自腐蚀电流密度降低约1个数量级，平均点蚀坑深度减小至未孕育时的59.59%。

03 文章内容

1 试验材料与方法

试验Al-Zn-Mg-Cu合金采用纯金属熔炼，化学成分为Al 88.5%、Zn 6.5%、Mg 2.5%、Cu 2.5%。对合金进行电脉冲孕育处理（500 V、3 Hz、30 s），随后进行均匀化、热挤压、固溶和时效热处理。

图1　合金取样示意图

图2　工艺流程示意图

表1　热处理工艺参数

2 电脉冲孕育对显微组织的影响

电脉冲孕育处理后，合金晶粒明显细化，枝晶偏析得到改善。XRD分析表明晶格常数由4.07 nm增大到4.11 nm，第二相在基体中的固溶度明显增加。SEM和能谱分析进一步证实了元素分布的均匀化。

图3　电脉冲孕育前后Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织及XRD图谱

图4　电脉冲孕育前后Al-Zn-Mg-Cu合金的SEM图像及能谱分析

图5　电脉冲孕育前后Al-Zn-Mg-Cu合金的IPF和取向差角分布

图6　Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固过程中偏析形成示意图

表2　Al-Zn-Mg-Cu合金的不同区域EDS结果

3 热处理对组织的影响

不同热处理参数下合金的显微组织显示，经450 ℃×1 h+480 ℃×30 min固溶处理后，平均晶粒尺寸由96.59 μm减小到57.70 μm，η相面积分数由9.60%增加到21.40%。SEM组织及元素分布表明元素偏析得到明显改善。

图7　不同热处理参数下Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织

图8　试样3的SEM组织及元素分布

图9　试样4的SEM组织及元素分布

图10　试样5的SEM组织及元素分布

4 耐蚀性能分析

电脉冲孕育后的合金经热处理后耐腐蚀性能均优于未处理合金。自腐蚀电流密度降低约1个数量级，平均点蚀坑深度减小至未孕育时的59.59%。不同热处理工艺下合金的腐蚀形貌和电化学性能存在差异。

图11　不同热处理参数下Al-Zn-Mg-Cu合金的腐蚀性能

图12　不同热处理工艺下合金的腐蚀形貌

04 主要结论

（1）电脉冲孕育后合金元素固溶度提高，偏析改善，组织均匀度显著提高。二级固溶参数为480 ℃×30 min时，平均晶粒尺寸由96.59 μm减小到57.70 μm，η相面积分数由9.60%增加到21.40%。（2）电脉冲孕育后合金耐腐蚀性能均优于未处理合金，自腐蚀电流密度降低约1个数量级，平均点蚀坑深度为未孕育时的59.59%。（3）经450 ℃×1 h+480 ℃×30 min固溶+120 ℃×6 h+160 ℃×12 h时效后性能最优。

05 引用格式

中文：高子懿，赵作福，李纪元，等. 电脉冲孕育及热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金组织及耐蚀性能影响［J］. 特种铸造及有色合金，2026，46（7）：1089-1095.

本文转载自：《特种铸造及有色合金》