田 妮， 張耀中， 周軼然， 秦廣華

(1.東北大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110819； 2.東北大學(xué) 材料各向異性與織構(gòu)教育部重點實驗室， 遼寧 沈陽 110819；3.沈陽鑄造研究所有限公司， 遼寧 沈陽 110022)

航空航天工業(yè)的快速發(fā)展對7xxx系超高強(qiáng)鋁合金的綜合性能提出了更高的要求[1-3].不斷提高主合金元素Zn，Mg的含量，進(jìn)一步優(yōu)化Cu的含量，結(jié)合調(diào)整合金微量元素的種類和含量是進(jìn)一步提高超高強(qiáng)鋁合金材料的淬透性、強(qiáng)度、塑性、韌性和耐蝕性等綜合性能的發(fā)展趨勢[4-6].其中Zr是7xxx系超高強(qiáng)鋁合金中重要的微量元素之一，近年來備受學(xué)者關(guān)注.Yang等[4]研究發(fā)現(xiàn)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至0.3%，鑄態(tài)Al-5.8Zn-2.3Mg-1.7Cu合金的力學(xué)性能先增大后減小.當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%時，合金鑄錠的晶粒最細(xì)，為169 μm，比無Zr合金鑄錠晶粒細(xì)化了31%，細(xì)晶強(qiáng)化使合金鑄錠的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別提升了26%，34%和14%.Zhang等[7]添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16% Zr使鑄態(tài)Al-9Zn-2.8Mg-2.5Cu合金平均晶粒尺寸從80 μm細(xì)化至40～50 μm，并使T6態(tài)合金擠壓棒材的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度從無Zr合金的618和501 MPa分別提高至790和719 MPa.Xiao等[8]研究發(fā)現(xiàn)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1% Zr可使T6態(tài)Al-7.5Zn-1.5Mg-0.06Cr合金擠壓棒材的等軸晶晶粒由(27±8)μm細(xì)化至(14±7)μm，并將其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高了22.5%和20.4%，達(dá)到626和544 MPa.謝優(yōu)華等[9]研究發(fā)現(xiàn)Zr具有顯著抑制Al-8.8Zn-2.8Mg-2.4Cu-0.05Ti合金鍛件再結(jié)晶及晶粒長大作用，當(dāng)合金中Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%時，合金鍛件的晶粒由不含Zr合金鍛件的等軸狀轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維狀，屈服強(qiáng)度提高了約12.6%，達(dá)到596.7 MPa，且具有最高的延伸率，達(dá)到11%.Ebrahimi等[10]研究發(fā)現(xiàn)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3% Zr可顯著提高T6態(tài)Al-12.24Zn-3.25Mg-2.46Cu合金擠壓棒材的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率從無Zr合金的601，526 MPa和16%分別提高至679，604 MPa和18%.

綜上可知，Zr對超高強(qiáng)鋁合金組織性能具有積極作用，然而有關(guān)Zr含量對合金再結(jié)晶行為的影響結(jié)論尚不一致，另外不同合金具有最佳性能所對應(yīng)的最佳Zr含量不盡相同，而且有關(guān)Zr對超高強(qiáng)鋁合金織構(gòu)影響的研究報道較少.尤其是Zr對高Zn超高強(qiáng)鋁合金中合金相粒子組態(tài)、晶粒形狀和取向、力學(xué)性能的影響規(guī)律亟待系統(tǒng)深入研究.

本文針對Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu超高強(qiáng)鋁合金，系統(tǒng)研究了Zr含量對合金板材顯微組織包括第二相和晶粒，以及力學(xué)性能的影響規(guī)律及作用機(jī)制，旨在為開發(fā)綜合性能更佳的超高強(qiáng)鋁合金提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

1 實驗材料及研究方法

采用工業(yè)純鋁、純鎂、純鋅和純銅以及Al-4Zr中間合金，在石墨坩堝電阻爐中熔煉，于水冷銅模中澆鑄成200 mm×100 mm×35 mm的鑄錠.鑄錠在循環(huán)風(fēng)電爐中進(jìn)行465 ℃×24 h均勻化處理，切頭銑面，再于420 ℃熱軋成厚度為1.8 mm薄板,合金熱軋板的化學(xué)成分如表1所示.從熱軋板沿軋制方向切取拉伸試樣及金相試樣，拉伸試樣尺寸如圖1所示.全部試樣在循環(huán)風(fēng)電阻爐中進(jìn)行465 ℃×1 h固溶處理水淬后再進(jìn)行120 ℃×24 h的人工時效(即T6態(tài)).

表1 鋁合金板材的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

圖1 拉伸試樣尺寸(單位：mm)

采用OLYMPUS-GX71型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行顯微組織觀察，并借助附帶的偏振光系統(tǒng)觀察合金板材的晶粒，顯微組織觀察面為板材縱截面，偏振光觀察晶粒的合金板材先進(jìn)行陽極覆膜處理，陽極覆膜腐蝕液為1.0% HF+1% HBF4+24% C2H6O+74% H2O水溶液，電壓為20 V，時間30 s.采用SmartLab X射線衍射儀進(jìn)行織構(gòu)測定.采用JEM-2100F場發(fā)射透射電子顯微鏡觀察析出相粒子和彌散相粒子.利用電解雙噴制備TEM樣品，電解液為25% HNO3+75% CH3OH(體積比)，電壓為15 V，電流為50～60 mA，溫度為-25～-20 ℃.采用SHIMADZU AG-X100電子萬能材料試驗機(jī)進(jìn)行拉伸試驗，應(yīng)變速率為1.33×10-3s-1，平行試樣3根.

2 實驗結(jié)果與討論分析

圖2為無Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%，0.098%，0.151%和0.185 %的T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材未腐刻的縱截面金相顯微組織.可見，不同Zr含量合金板材中均存在大量尺寸超過5 μm淺灰色和深灰色合金相粒子，具有沿軋向呈碎鏈狀分布的特征，Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至0.185%對其尺寸和數(shù)量無明顯影響.結(jié)合文獻(xiàn)[11]的研究結(jié)果可知，合金板材中灰色不規(guī)則塊狀合金相為AlZnMgCu(T相)(圖2a黑色箭頭)，是合金鑄錠在凝固過程中由液相結(jié)晶而成的結(jié)晶相，由于合金中Zn，Mg，Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到10%，2.5%和1.6%，因此，在鑄錠均勻化處理過程中T相無法完全溶解消失，仍會殘留部分T相.合金板材中深灰色合金相粒子是Al7Cu2Fe(圖2b紅色箭頭)，其是在合金鑄錠凝固結(jié)晶過程中形成的不可溶合金相.未溶的T相和Al7Cu2Fe經(jīng)軋制變形后均沿軋向被破碎成鏈狀.未添加Zr以及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.046%增加至0.185%，對合金板材中T相和Al7Cu2Fe兩種過剩結(jié)晶相粒子的形貌、尺寸、數(shù)量和分布無明顯影響.說明當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.185%時，Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金中過剩結(jié)晶相粒子主要是微米級的T相和Al7Cu2Fe，Zr不參與這兩種過剩結(jié)晶相粒子的形成，且對這兩種過剩結(jié)晶相粒子尺寸、數(shù)量、形狀和分布無明顯影響.

圖2 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材的金相顯微組織(縱截面，未腐刻)

為了進(jìn)一步研究Zr含量對合金板材中亞微米級合金相粒子組態(tài)的影響規(guī)律，對無Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.046%，0.098%，0.151%和0.185%的T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材進(jìn)行了TEM組織觀察，并對0.151% Zr合金板材中的特征合金相進(jìn)行了能譜分析，結(jié)果如圖3所示.可見，無Zr合金板材中基本不存在彌散相粒子，其他四種含Zr的Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材基體中均存在大量尺寸約幾十納米的球形彌散相粒子.由圖3f可見，其主要含Al，Zn，Mg，Cu，Zr，根據(jù)合金基體成分以及彌散相粒子尺寸，結(jié)合Peng等[12]、Li等[13]的研究結(jié)果可知，這些類球形彌散相粒子是在合金鑄錠均勻化及隨后的熱處理過程中從α-Al中析出的Al3Zr粒子.由于能譜分析測定時電子束束斑偏大，而圖3f中彌散相粒子尺寸僅約30 nm，所以能譜測定區(qū)域除彌散相粒子外還覆蓋一部分鋁基體，導(dǎo)致檢測結(jié)果中含有Zn，Mg和Cu元素.值得注意的是，當(dāng)合金中Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%時，合金板材中Al3Zr粒子約33 nm，體積分?jǐn)?shù)約0.36%(圖3b)；當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至0.098%，Al3Zr粒子略有減小，為25 nm，體積分?jǐn)?shù)增大至1.42%，分布趨于均勻(圖3c)；當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加至0.185%時，類球狀A(yù)l3Zr粒子的尺寸無明顯變化，但數(shù)量逐漸增多且分布均勻，其體積分?jǐn)?shù)達(dá)到3.87%(圖3e).這是由于Zr在鋁中的擴(kuò)散速率極低，故Al3Zr彌散相粒子的形核與長大主要受固溶Zr原子影響，Zr含量增加，合金中Al3Zr粒子數(shù)量增多.

圖3 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材中的彌散相粒子及含0.151% Zr合金板材能譜分析結(jié)果

圖4為無Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.046%，0.098%，0.151%和0.185%的T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材中的析出相粒子TEM照片及添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.151% Zr合金板材沿[110]α-Al晶帶軸的選區(qū)電子衍射花樣.可見，不同Zr含量的Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材晶內(nèi)均析出大量尺寸極其細(xì)小且彌散分布的析出相粒子，而晶界析出相粒子為尺寸約10～20 nm的短棒狀，略微離散分布(圖4a～圖4e).由圖4f可見，除了α-Al基體衍射斑點外，在1/2{220}處還存在小的衍射斑點(圖4f紅色箭頭所指)，這是與基體呈共格關(guān)系的立方結(jié)構(gòu)的Al3Zr彌散相粒子對應(yīng)的衍射斑；而在1/3{220}和2/3{220}處的衍射斑點(圖4f白色箭頭所指)為與基體呈半共格的六方結(jié)構(gòu)的η′相衍射斑.結(jié)合Tang等[14]的研究可知，Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材經(jīng)過T6處理后，晶內(nèi)析出相為與基體完全共格的球狀GP區(qū)和與基體半共格的η′相，晶界主要是略微離散分布的η平衡相，晶界附近可以看到較窄的晶界無析出區(qū).當(dāng)Zr含量增加，T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材晶內(nèi)析出相數(shù)量略有增加，晶界析出相粒子尺寸與數(shù)量，以及晶界無析出區(qū)寬度均無明顯變化.分析認(rèn)為，Al3Zr與α(Al)基體之間存在著界面錯配，η′相易于Al3Zr粒子上非均勻形核析出，Zr含量增加，加速了晶內(nèi)GP區(qū)或η′相的連續(xù)析出，這與Li等[15]研究一致.

圖4 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材中的析出相粒子及含0.151% Zr合金板材沿[110]α-Al

圖5為未添加Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.046%，0.098%，0.151%和0.185%的T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材的晶粒.可見，未添加Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%時，T6態(tài)合金板材的晶粒均發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒為等軸晶，且等軸狀晶粒尺寸由50 μm細(xì)化至27 μm(圖5a和圖5b).當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.098%后，T6態(tài)合金板材再結(jié)晶晶粒體積分?jǐn)?shù)逐漸減少，細(xì)長纖維狀晶粒體積分?jǐn)?shù)增加且晶粒不斷細(xì)化(圖5e).說明Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%時，Zr具有抑制Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材再結(jié)晶晶粒長大的作用；當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.098%時，Zr具有抑制Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材再結(jié)晶形核的作用；當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.185%時，Zr抑制Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材再結(jié)晶形核的作用最強(qiáng).分析認(rèn)為，當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%時，Zr在合金板材中主要形成尺寸約33 nm的Al3Zr彌散相粒子，其對鋁合金再結(jié)晶晶粒邊界有強(qiáng)烈的釘扎作用，因此抑制了再結(jié)晶晶粒長大，這與Senkov等[16]研究結(jié)果一致.當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.098%及以上時，Zr在合金板材中主要形成的Al3Zr彌散相粒子體積分?jǐn)?shù)增大，其阻礙位錯重組，釘扎亞晶界遷移，有效地阻止了亞晶界的遷移與合并，抑制了合金板材再結(jié)晶形核，這與Liu等[17]和Senkov等[18]的研究結(jié)果一致.

圖5 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材的晶粒

圖6為未添加Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.046%，0.098%，0.151%和0.185%的T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材的ODF圖.圖7為不同Zr含量合金板材中各織構(gòu)組分的體積分?jǐn)?shù).可見，不同Zr含量的合金板材中織構(gòu)主要包括Cube{001}<100>，Rotated-Cubic{310}<001>，Brass{011}<211>，Copper{112}<111>，S{123}<634>，Goss{011}<100>和R{123}<634>組分，但是Zr含量增加，合金板材中織構(gòu)組分差異顯著.其中無Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%的合金板材的晶粒取向主要為Cube再結(jié)晶織構(gòu)，這與文獻(xiàn)[19]的研究結(jié)論一致，再次證明無Zr及Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%的合金板材經(jīng)465 ℃固溶處理后發(fā)生了完全再結(jié)晶.然而，當(dāng)Zr含量進(jìn)一步增加，T6態(tài)合金板材中纖維狀晶粒體積分?jǐn)?shù)增大，Cube再結(jié)晶織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)顯著減小，而包括S取向、Brass取向、R取向及Copper取向等形變織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)顯著增多，且這些形變織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)隨著Zr含量增加而增大，即當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.098%時，T6態(tài)合金板材中形變織構(gòu)逐漸取代再結(jié)晶織構(gòu).另外，值得注意的是Zr含量增加對Goss織構(gòu)無明顯影響.當(dāng)Zr含量很少時(質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.046%)，合金中微量Zr形成的少量Al3Zr粒子主要通過釘扎再結(jié)晶晶粒邊界而抑制了再結(jié)晶晶粒長大，從而對合金板材具有細(xì)化再結(jié)晶晶粒的作用.當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.098%但不超過0.185%時，合金板材中Al3Zr彌散相粒子數(shù)量明顯增多，但其形狀和尺寸基本保持不變，高密度納米級Al3Zr粒子阻礙位錯重組，釘扎亞晶界弓出遷移，有效地阻止了亞晶界的遷移與合并，嚴(yán)重抑制了合金板材再結(jié)晶形核，使固溶處理后的合金板材仍然保持纖維狀晶粒特征.

圖6 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材恒φ2取向分布函數(shù)(ODF)圖

圖7 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu

圖8為Zr含量對T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材拉伸性能的影響規(guī)律.可見，Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材經(jīng)465 ℃×1 h固溶處理再經(jīng)120 ℃×24 h時效處理后其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均隨Zr含量增加呈單調(diào)增大的趨勢，而延伸率隨Zr含量增加表現(xiàn)出先略有升高后顯著降低的趨勢，這與謝優(yōu)華等[9]研究結(jié)果一致.未添加Zr及不同Zr含量的Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材中彌散相粒子、析出相粒子以及晶粒形狀、尺寸和取向差別顯著，這些組織差別是導(dǎo)致合金板材強(qiáng)度和塑性差異的根本原因.對于未添加Zr及不同Zr含量的Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材，其強(qiáng)度σY可由式(1)計算：

σY=k0σ0+kssΔσss+kcsΔσcs+kdsΔσds+
kpptΔσppt+kgsΔσgs

.

(1)

式中：σ0為鋁基體強(qiáng)度，可認(rèn)為5種合金板材的鋁基體強(qiáng)度大致相同；Δσss為固溶原子引起的強(qiáng)度增量；Δσcs為過剩結(jié)晶相粒子引起的強(qiáng)度增量；Δσds為彌散相粒子引起的強(qiáng)度增量；Δσppt為析出相粒子引起的強(qiáng)度增量；Δσgs為晶粒尺寸和取向引起的強(qiáng)度增量；k0，kss，kcs，kds，kppt，kgs為對應(yīng)于不同組織因素引起強(qiáng)度增量的系數(shù).由于時效強(qiáng)化型超高強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度主要取決于析出強(qiáng)化，因此認(rèn)為析出相粒子引起的強(qiáng)度增量系數(shù)kppt>0.9，其他強(qiáng)度增量的系數(shù)總和<0.1，即k0+kss+kcs+kds+kgs<0.1.由于合金板材經(jīng)465 ℃×1 h固溶水淬后進(jìn)行了120 ℃×24 h人工時效處理，合金板材中的合金元素幾乎全部以各類合金相粒子形式析出，板材基體中固溶溶質(zhì)原子含量非常少，因此5種Zr含量合金板材中由于固溶原子引起的強(qiáng)度增量Δσss大致相同.由圖2結(jié)果可知，Zr不參與結(jié)晶相粒子的形成，5種Zr含量合金板材中過剩結(jié)晶相粒子的組態(tài)大致相同，因此5種Zr含量合金板材的Δσcs大致相同.由圖3可知，Zr含量增加，Al3Zr彌散相粒子尺寸變化不明顯，但數(shù)量逐漸增加，0.185% Zr合金板材中彌散相粒子體積分?jǐn)?shù)最高，且尺寸相對較小，因此可以認(rèn)為添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.185% Zr的Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材由于彌散相粒子造成的強(qiáng)度增量Δσds最大.由圖4可知，Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.151%和0.185%的合金板材中析出相粒子數(shù)量最多、密度最大，因此Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.151%和0.185%合金板材的Δσppt最大.由圖5～圖7可知，無Zr和Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.046%合金板材的晶粒均為等軸狀，且晶粒取向以Cube再結(jié)晶織構(gòu)為主，但含w(Zr)為0.046% 合金板材的晶粒明顯細(xì)化，因此由于晶粒細(xì)化引起Δσgs略有增大.當(dāng)w(Zr)達(dá)到0.098%及以上時，合金板材的晶粒為纖維狀，Cube再結(jié)晶織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)顯著減小，而S取向、Brass取向、R取向及Copper取向等形變織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，結(jié)合薛杰等[20]有關(guān)T6態(tài)7A04鋁合金棒材中織構(gòu)對強(qiáng)度貢獻(xiàn)的研究結(jié)果可知，Copper織構(gòu)與S織構(gòu)屬于硬取向晶粒，而Goss織構(gòu)和Cube織構(gòu)是軟取向晶粒，因此Copper織構(gòu)與S織構(gòu)對合金板材的強(qiáng)度略有提高作用.綜合分析認(rèn)為，合金板材由于晶粒形狀、 尺寸和取向而引起的強(qiáng)度增量Δσgs隨Zr含量增加而逐漸增大.

圖8 Zr含量對T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu

將合金板材的各種強(qiáng)度分量按照最大記為“+++++”，大記為“++++”，較大記為“+++”，較小記為“++”，最小記為“+”，綜合統(tǒng)計不同Zr含量合金板材的強(qiáng)度總體增量，結(jié)果如表2所示.可見，這與圖8拉伸試驗實測的板材強(qiáng)度變化規(guī)律一致，隨Zr含量增加，合金板材的強(qiáng)度逐漸增大，含w(Zr)為0.185% 的合金板材強(qiáng)度最高.然而，高密度析出相粒子和彌散相粒子割裂了Al基體的連續(xù)性，使材料在拉伸變形時發(fā)生破斷之前所能夠承受的塑性變形量減小，這是當(dāng)w(Zr)超過0.151%時，合金板材的延伸率顯著降低至6.63%的根本原因.

表2 不同Zr含量T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材由于不同組織因素造成的強(qiáng)度總體增量分析結(jié)果

綜上可知，當(dāng)w(Zr)為0.151 %時，合金板材具有最佳的綜合力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為706，645 MPa和10.3%.

3 結(jié) 論

1) 添加的Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大至0.185%，T6態(tài)Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材中微米級T相和Al7Cu2Fe相尺寸和數(shù)量無明顯變化，合金中未形成含Zr的結(jié)晶相，納米級Al3Zr彌散相粒子數(shù)量隨Zr含量增加而增多.

2) 添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.046%Zr具有抑制合金板材再結(jié)晶晶粒長大的作用，當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.046%時，T6態(tài)合金板材的晶粒均呈等軸狀，主要呈Cube取向；當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.098%增加至0.185%時，Zr具有抑制合金板材再結(jié)晶形核的作用，Zr含量增加使纖維狀晶粒特征逐漸增強(qiáng)，晶粒主要以Brass，S，R和Copper取向為主，且其體積分?jǐn)?shù)隨Zr含量增加而增大.

3) 當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.185%時，隨Zr含量增加，T6態(tài)合金板材的強(qiáng)度逐漸增大，而延伸率則呈現(xiàn)出先略有增大后顯著降低的趨勢.當(dāng)Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.151%時，T6態(tài)合金板材的性能最佳，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為706，645 MPa和10.3%.