7xxx鋁合金是航空航天廣泛使用的輕質高強鋁合金，應力腐蝕問題是限制該系鋁合金應用的難題。目前，改善7xxx鋁合金應力腐蝕的方式主要通過多步熱處理調控晶界析出相實現，但該方法以犧牲材料的強度為代價。

貴州大學楊明副教授、姜云副教授、尹存宏副教授和長江大學雷磊副教授合作，采用表面超聲滾壓技術對7075-T4和7075-T6鋁合金進行表面改性，通過析出相的調控和多級梯度納米結構的構筑，同時提升了7075鋁合金的力學性能、耐點蝕性能和應力腐蝕性能。研究通過慢應變拉伸實驗和應力松弛試驗，借助EBSD、HRTEM得表征手段揭示了表面完整性（粗糙度、表面殘余應力）和微觀組織（晶粒尺寸和析出相分布特征）對力學性能和耐蝕性能的影響，

研究結果表明：通過合理的滾壓工藝設計能避免滾壓裂紋形成，鋁合金表面粗糙度明顯改善，殘余應力的引入可以改善7075鋁合金的耐點蝕性能和應力腐蝕性能。此外，超聲滾壓后7075-T6鋁合金表面形成由納米晶、片層結構、變形粗晶和基體構成的梯度組織，基體的析出相為GP區和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程中經歷了析出相的回溶、再析出和再分布的演化過程。表面納米化導致的晶粒細化和位錯增殖能夠補償析出相回溶導致的強度降低，從而提升梯度組織的強度。

此外，表面納米化使得試樣晶界體積含量增加，進而加速了溶質原子擴散并促進鈍化膜的形成，與此同時表面析出相的回溶和再分布特征能夠顯著提升7075鋁合金的應力腐蝕性能。此外，課題組采用7075-T4合金進行表面超聲滾壓結合后時效的方法，構筑獲得了析出相、晶粒尺寸、位錯密度呈梯度分布的異質結構，力學性能得到大幅提升。相關的工作發表在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表征梯度納米結構

圖2多級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阻抗譜

圖4 不同超聲滾壓對7075-T6鋁合金析出相特征的影響

圖5慢應變拉伸試驗結果

圖6 未滾壓和滾壓試樣的腐蝕形貌