高強度航太AA7000系(Al-Zn-Mg-Cu)合金熱加工、淬火敏感性、與抗應力腐蝕性之研究

住友金屬於1936開發了能抗(SCC)的『超超杜拉鋁，ESD（extra super duralumin）』，被用於零式戰鬥機，此為全球首次7000系 (AlZnMgCu) 高強度鋁合金的實用化；自此後，為了滿足航太結構與零組件之應用，陸續開發了更具高比強度、加工性、焊接性、與SCC等之7000系(AlZnMgCu)合金。目前7000系高強度鋁合金製備與使用上面臨三項困擾，分別是(1)低熱加工速率(擠速<0.8mm/s)、(2)無法線上固溶淬火熱處理、及(3) 抗SCC；這些困擾，鋁合金產學界無不企盼能加以克服。 申請人於前導性研究中發現低熱加工速率的起因，是因加工溫度太低(<450℃)所致，當 7000系合金加工溫度大於450℃時，會發生晶界局部融化，導致加工脆裂(即過燒(overheating)脆裂)，而7000系合金在~450℃時，仍具有相當強度，導致熱加工速率偏低，所以要解決此困擾，首先就是要避免晶界局部融化的現象。 而無法線上固溶淬火熱處理的原因，是因合金高淬火敏感性所造成，當合金具有高淬火敏感特性時，將使合金無法形成過飽和固溶體，導致合金強度的下降，所以要解決此困擾，就要降低合金之淬火敏感特性，如此，即使在較低的淬火速率下，也可以獲得過飽和固溶體。 本三年期研究計畫研究，擬嘗試以合金設計原理，搭配各種強化析出熱處理(如T6、T76、RRA等) ，藉由學理探討這兩項困擾，並達到開發滿足航太材料標準(AMS)規範的抗SCC之新合金。分別探討影響7000系合金之(I)高加工溫度的過燒脆裂現象、(II) 淬火敏感性、與(III)抗應力腐蝕(SCC)性，期能完整呈現此一高強度鋁合金之實用特性，此三年計畫案，分別是：第1年: 合金元素與熱處理對鍛造AlZnMgCu合金加工溫度(ie:固溶溫度)之影響第2年: 合金元素與熱處理對鍛造AlZnMgCu合金淬火敏感性( ie:導致無法線上淬火)之影響第3年: 開發可高速熱加工、可線上淬火、並抗SCC的鍛造AlZnMgCu實驗合金 本研究藉由國內航太鋁合金公司實地測試，期能建立國內相關高強度航太鋁合金之應用資訊，期望能對學界與業界提供有價值之學理參考。