● 摘要
7000系超高强度铝合金（Al-Zn-Mg-Cu）是航空航天中应用广泛的主要结构材料。该合金具有密度低、强度高、热加工性能好等多种优点，并且合金元素总量比较高，Zn、Mg、Cu及其它元素达到了12%以上，所以造成了在传统铸锭工艺的7000系铝合金铸锭中，存在着诸如成分不均匀、内应力大、偏析严重等缺陷。
针对上述7000系铸锭存在的诸多问题，本课题开发了新型设备微区熔凝设备-交流等离子微区熔凝设备（PT-500），并尝试利用设备进行微区熔凝使7000合金粉末成型在同型号铝材基板之上，防止基板影响合金成分。该方法在国内外鲜有报道。
微区熔凝成型工艺制备7000系铝合金坯料，熔池直径小于1mm。采用光学显微镜（OM），扫面电镜（SEM）和X射线衍射仪研究该成型工艺对7000系铝合金熔凝态、轧制、固溶及时效后的显微组织及性能。该研究为7000系铝合金在成型工艺方法上提供了新的途径。课题得出以下主要结论：
（1）在微区熔凝制备的7075铝合金试样中，熔凝组织晶粒较传统成型工艺明显细化，平均晶粒尺度为25μm，晶粒明显细化，平均晶粒尺度为传统工艺的1/3~1/5，而且晶界偏析现象不仅减少而且更加均匀；熔凝组织有均匀分布的S（CuMgAl2）相及T（AlZnMgCu）相、MgZn2相，偏析分布均匀；微区熔凝工艺造成了少量分布不均匀的孔洞；
（2）在微区熔凝制备的7075铝合金试样中，轧制后显微硬度达到136，提升了14.3%，经过固溶淬火后，硬度出现小幅度的下降，硬度值为110，下降23.6%，这是由于固溶处理后，材料发生了再结晶，晶粒长大，使得显微硬度下降。经固溶时效后显微硬度明显得到提升达到155，提升27.3%。表明轧制和时效对于原始熔凝试样硬度的提升有明显的效果；
（3）微区熔凝设备PT-500主要有微区熔凝系统、供气系统、数控系统、工件运转系统、防护系统、熔凝定位操作系统等6大模块组成；
（4）本课题采用了交流等离子电源，可以有效通过离子弧的震动破除7000系铝合金的氧化膜，从而可以在多层微区熔凝工艺中材料可以很好的熔合，消除冷隔现象；
（5）根据微区熔凝成型工艺实验结果显示，熔凝电压、熔凝电流、扫描速度、基板温控和起弧高度对成型效果至关重要，目前得出最优熔凝工艺参数为：电流80A，微区扫描速度200mm/min，起弧高度2-3mm。