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摘要：近年来，随着国家经济的快速发展，和科学技术的不断进步，促进了铝合金材料的不断发展。目前铝合金材料在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备和大型压力容器以及化学工业中得到了广泛的应用与发展，同时在日常生活中如门窗等的应用也不断扩大。而且，随着工业方面的快速发展，对于铝合金强度的要求不断提高。但是，近年来，对于铝合金强度的研究存在一些难题。本文基于7050铝合金的发展现状，分析研究形变热处理对7050铝合金组织性能的影响，通过形变热处理来细化晶粒，从而提高7050铝合金的强度，使其能够满足航空航天工业和日常生活的需求，得到更多的应用与发展。
关键词：7050铝合金；新型形变热处理；晶粒细化
1铝合金的发展现状
铝合金材料具有密度低、焊接性能优良、硬度和比强度高、加工性能良好、耐蚀性较好和韧性较高等优点，在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。在航空航天领域，大量使用高强高韧的2xxx和7xxx铝合金。在轨道交通领域，使用焊接性能优良的7xxx铝合金。在一些线缆企业中，通过铝合金来取代铜芯，解决了线缆企业对金属铜的依赖。在汽车行业中，用铝合金制备的防护栏，可以减缓腐蚀的影响，节省汽车的维修成本，提升汽车的立体感，使得汽车更加的美观。在热交换器中，铝合金主要应用于交换器中的各个零部件，其更容易储存热量，便于进行后续的加工，从而提高了热交换器中的性能。总而言之，铝合金在航空工业和日常生活中的应用非常广泛，占据着非常重要的地位。但是一些行业对于铝合金的强度有些较高的要求，因此，需要提高铝合金材料的强度，从而使其得到更多的应用。
2铝合金的形变热处理
铝合金材料的强化方式较多，主要有加工硬化、固溶强化、过剩相强化和析出强化等。形变热处理是将塑性变形和热处理相结合，也就是将金属材料的形变强化、细晶强化和析出强化相结合，综合各种手段来强化金属的性能。金属材料在加工变形的过程中，通过塑性变形，位错发生增值和缠结，增加了金属的形变储能，增大了位错运动的阻力，因此提高了金属的强度；在金属材料的后续热处理中，位错缺陷可以促进析出相形核，增加形核质点，从而减小析出相尺寸，同时析出相的存在也会影响铝合金材料中的晶界迁移行为，能够阻碍位错运动，提高了铝合金材料的强度；同时晶粒破碎分化成更小的亚结构，产生更多的晶界，依据Hall--Petch公式，当金属的晶粒减小时，金属的强度增大，而大量晶界的出现阻碍了微裂纹的生产，提高了金属抵抗断裂的能力。热处理的作用机理主要是通过控制热处理过程中的各个参数，来进一步控制铝合金相的回溶、再结晶程度、晶粒尺寸和析出相尺寸及分布，从而提高铝合金材料的强度。形变热处理能够将铝合金材料的晶粒细化到30~250微米，如果需要更高的铝合金强度性能，就需要借助对各项参数的控制来实现。因此，想要提高铝合金材料的强度，可以通过形变热处理减小铝合金的晶粒尺寸，从而7050铝合金的强度性能。
形变热处理大致可以划分为两大类，第一种是最终形变热处理，变形是发生在最后工序，通过变形使金属产生网状位错，形成均匀弥散的形核质点，从而达到强化铝合金性能的目的。另一种是中间形变热处理，也就是在中间工序进行变形，通过变形使金属的晶粒尺寸大幅度减小，并阻碍金属在后续工序发生再结晶，从而增加铝合金材料的强度性能。
3铝合金形变热处理的分析与研究
3.1形变热处理前的微观组织
在进行形变热处理过程之前，选取了热轧态和固溶态的铝合金材料进行观察，通过观察发现热轧态铝合金材料的晶粒组织较大，并且在轧制拉长的方向上，有一些较大的晶粒，其周边存在着一些尺寸较小的等轴晶，同时发现热轧态铝合金中含有大量的亚晶界，亚晶界的存在说明在热轧的过程中铝合金发生了动态再结晶过程。相对而言，铝合金固溶态的晶粒组织较小，原始晶界较多，亚晶界较少。
在经过大面积的冷轧过程后，发现铝合金材料内部组织发生了均匀变形，晶界更加的平直化，而金相组织衬度则有所下降，说明经过冷轧后材料内部产生了大量的缺陷，从而使得7050铝合金内部储存的能量升高，进而降低了7050铝合金材料的腐蚀能力。
在退火过程中，7050铝合金材料会发生快速的回复和再结晶，导致铝合金的晶粒尺寸快速增大，不利于提高金属材料的强度性能。因此，需要采取合适的退火工艺来进一步的抑制再结晶过程，从而阻碍再结晶晶粒的形成，阻止晶粒的长大，从而达到控制金属晶粒尺寸、细化晶粒的效果。在退火的过程中，需要严格控制退火的温度和退火的保温时间，这样才能够控制金属的晶粒尺寸，达到细化晶粒的效果，进而提高7050铝合金的强度性能。
3.2形变热处理过程中铝合金的析出行为和性能变化
在进行冷轧过程之后，7050铝合金基体的内部出现了大量均匀细小的弥散相，在后续时效处理过程中，随着时效的不断增加，析出相数量逐渐增加，主要以球形、椭圆形以及杆状出现。其中，冷轧和保温时间都会对铝合金的析出行为产生影响。保温时间越短，析出相越均匀细小弥散，且尺寸较小。反之，保温的时间越长，则析出相尺寸较大，并且主要是一些椭圆状和杆状的析出相，析出相的形态较为粗大。7050铝合金冷轧之后在120摄氏度时效保温18小时，相当于传统固溶处理后进行时效的铝合金，其析出相较为粗大，随着保温时间的不断增加，7050铝合金的强度会发生先增加再降低。冷轧过程能够促进析出相的析出，在冷轧之后，7050铝合金的抗拉强度，屈服强度以及延伸率均会有所增加。
而在退火过程中，退火的温度较高，会对铝合金的析出顺序造成一定的影响，温度越高，会使得溶质原子扩散速度加快，析出相析出速度增大，析出相长大速度增大，是其成长为较为粗大的析出相。同时，塑性变形也会影响铝合金析出相的析出率，从而使得不同位置的析出相分布不均匀。退火的温度和保温时间也会影响铝合金的析出行为。析出相的大小会受到原子扩散率和铝合金平衡溶解度的影响。在退火的过程中，产生的析出相主要是一些球状和板条状析出相，析出相的尺寸较大，但是分布却不均匀。如果在380摄氏度进行退火时，保温的时间越长，析出相的尺寸就会越大，在退火过程中的前10分钟内析出相不会完全的析出。随着退火温度的不断上升，析出相的尺寸不断减小，而析出相的密度则是先增大后减小，并且在前10分钟内会完全的析出所有的相，析出相会逐渐的发生ostwald熟化。在退火的过程中，随着温度的升高，抗拉强度和屈服强度会不断增大，而延伸率则是先增大后减小，但是，相对而言，7050铝合金的强度性能会有所增加。
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