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7050铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系的高强铝合金,在航空、航天领域有广泛应用。随着现代技术的发展,对铝合金力学性能特别是疲劳和断裂性能的要求越来越高。因此,研究如何进一步改善高强铝合金的力学性能是一项有意义的工作。本文作者通过向7050合金加入微量Sc元素,制备了不同Sc含量的含Sc7050合金,研究了Sc对7050合金的时效硬化行为、轴向高周疲劳性能、疲劳裂纹的萌生抗力与扩展速率以及断裂韧性的影响。主要研究内容和结果如下:(1)研究了单级和双级固溶处理对铸态含Sc7050合金的时效硬化行为的影响。结果表明,单级固溶处理时,与460℃和480℃固溶处理相比,在470℃下保温1h后再经120℃时效处理,含Sc和不含Sc7050合金均可获得最高的峰值硬度,因此,470℃可作为含Sc7050合金的理想固溶处理温度。Sc含量对460℃固溶处理的含Sc7050合金的时效硬化行为没有明显影响,但经过470℃和480℃固溶处理后,Sc含量较高的含Sc7050合金可以获得更高峰值硬度;双级固溶处理时,含Sc7050合金的时效硬化行为没有明显变化,与单固溶处理合金的时效硬化行为基本一致。(2)研究了含Sc7050合金的轴向高周疲劳性能。结果表明,含Sc7050合金样品的疲劳性能均明显优于不含Sc7050合金,因此,加Sc有利于改善7050合金的高周疲劳性能。Sc含量对含Sc7050合金的疲劳性能有一定影响,Sc含量为0.252%的合金样品具有最好的疲劳性能,当Sc含量为0.484%时,合金样品的疲劳性能有所下降,这表明过高的Sc含量并不能进一步改善7050合金的高周疲劳性能。(3)研究了Sc对7050合金的疲劳裂纹萌生抗力和疲劳裂纹扩展行为。结果表明,随着Sc含量的增加,合金样品的疲劳裂纹萌生寿命先增加后降低,当Sc含量为0.252%时,合金具有最强的疲劳裂纹萌生抗力。疲劳裂纹扩展的试验结果表明,当应力比R=0.1时,Sc含量为0.252%的含Sc7050合金具有最强的疲劳裂纹扩展阻力,而当应力比R=0.5时,Sc含量为0.484%的合金则表现出最强的疲劳裂纹扩展抗力。由此可见,Sc对7050合金疲劳裂纹扩展行为的影响没有表现出规律性,这有待于进一步研究。(4)研究了Sc对含Sc7050合金断裂韧性的影响。结果表明,随着Sc含量的增加,7050合金的强度比上升,当Sc含量为0.252%时,合金的强度比最高,因而具有相对最高的断裂韧性,进一步增加Sc含量,合金的断裂韧性反而低降。综上所述,加入0.25%左右的Sc对改善7050合金的疲劳性能和断裂韧性的效果最好,因而是一个理想的添加量。