7×××系铝合金是以锌为主要合金元素的铝合金，属于热处理可强化铝合金。铝合金中加镁，则为Al-ZnMg合金，合金具有良好的热变形性能，淬火范围很窄，在适当的热处理条件下能够得到较高的强度，焊接性能良好，一般耐蚀性较好，有一定的应力腐蚀倾向，是高强度可焊的铝合金。Al-Zn-Mg-Cu合金是在Al-Zn-Mg合金基础上通过添加Cu发展起来的，其强度高于2×××系铝合金，一般称为超高强铝合金，合金的屈服强度接近于抗拉强度，屈强比高，比强度也很高，但塑性和高温强度较低、宜做常温、120以下使用的承力结构件，合金易于加工，有较好的耐腐蚀性能和较高的韧性。该系合金广泛应用于航空和航天领域，并成为这个领域中最重要的结构材料之一。

　　合金元素和杂质元素在7×××系铝合金中的作用

　　Al-Zn-Mg合金

　　Al-Zn-Mg合金中的Zn、Mg是主要合金元素，其含量一般不大于7.5%。

　　Zn、Mg：该合金随着Zn、Mg含量的增加，其抗拉强度和热处理效果一般是随之而增加。合金的应力腐蚀倾向与Zn、Mg含量的总和有关，高Mg低Zn或高Zn低Mg的合金，只要Zn、Mg含量之和不大于7%，合金具有较好的耐应力腐蚀性能。合金的焊接裂纹倾向随Mg含量的增加而降低。

　　Al-Zn-Mg系合金中的微量添加元素有Mn、Cr、Cu、Zr和Ti，杂质主要有Fe和Si。

　　Mn和Cr：添加Mn和Cr能提高合金的耐应力腐蚀性能，含Mn量为0.2%～0.4%时，效果显著。加Cr的效果比加Mn大，如果Mn和Cr同时加入时，对减少应力腐蚀的倾向的效果就更好，Cr的添加量以0.1%~0.2%为宜。

　　Zr：Zr能显著提高Al-Zn-Mg系合金的可焊性。在AlZn5Mg3Cu0.35Cr0.35合金中加入0.2%Zr时，焊接裂纹显著降低。Zr还能够提高合金的再结晶终了温度，在AlzZn4.5Mg1.8Mn0.6合金中，Zr含量高于0.2%时，合金的再结晶终了温度在500℃以上，因此，材料在淬火以后仍保留着变形组织。含Mn的Al-Zn-Mg合金添加0.1%～0.2%Zr，还可提高合金的耐应力腐蚀性能，但Zr比Cr的作用低些。

　　Ti：合金中添加Ti能细化合金在铸态时的晶粒，并可改善合金的可焊性，但其效果比Zr低。若Ti和Zr同时加入效果更好。在含Ti量为0.12%的AlZn5Mg3Cr0.3Cu0.3合金中，Zr含量超过0.15%时，合金有较好的可焊性和伸长率，可获得与单独加入0.2%以上Zr时相同的效果。Ti也能提高合金的再结晶温度。

　　Cu：Al-Zn-Mg系合金中加入少量的Cu，能提高耐应力腐蚀性能和抗拉强度。但合金的可焊性有所降低。

　　Fe：Fe能降低合金的耐蚀性和力学性能，尤其对Mn含量较高的合金更为明显。所以，Fe含量应尽可能低，其含量应限制在0.3%以下。

　　Si：Si能降低合金强度，并使弯曲性能稍降，焊接裂纹倾向增加，Si的含量应限制在0.3%以下。

　　Al-Zn-Mg-Cu合金

　　Al-Zn-Mg-Cu合金为热处理可强化合金，起主要强化作用的元素为Zn和Mg，Cu也有一定的强化效果，但其主要作用是为了提高合金的抗腐蚀性能。

　　Zn和Mg：Zn、Mg是主要强化元素，他们共同存在时会形成η（MgZn2）和T（Al2Mg2Zn3）相。η和T相在Al中溶解度很大，且随温度升降剧烈变化，MgZn3在共晶温度下的溶解度达到28%，在室温下降低到4%～5%，有很强的时效强化效果，Zn和Mg含量的提高可使强度、硬度大大提高，但会使塑性、抗应力腐蚀性能和断裂韧性降低。

　　Cu：当Zn/Mg比大于2.2，且Cu含量大于Mg时，Cu与其他元素能产生强化相S（CuMgAl2）而提高合金的强度，但在与之相反的情况下S相存在的可能性很小。Cu能降低晶界与晶内电位差，还可以改百年沉淀相结构和细化晶界沉淀相，但对PFZ的宽度影响较小，它可抑制沿晶界开裂的趋势，因而改善了合金的抗应力腐蚀性能。然而当Cu含量大于3%时，合金的抗蚀性反而变坏。Cu能提高合金过饱和程度，加速合金在100～200℃之间人工时效过程，扩大GP区的稳定温度范围，提高抗拉强度、塑性和疲劳强度。此外，美国F.S.Lin等人研究了Cu的含量对7×××系铝合金疲劳强度的影响，发现Cu含量在不太高的范围内随着Cu含量的增加，会提高周期应变疲劳抗礼和断裂韧性，并在腐蚀介质中降低裂纹扩展速率，但Cu的加入有产生晶间腐蚀和点腐蚀的倾向。另有资料介绍，Cu对断裂韧性的影响与Zn/Mg比值有关，当比值较小时，Cu含量愈高愈差；当比值大时，即使Cu含量较高，韧性仍然很好。

　　合金中还有少量的Mn、Cr、Zr、V、Ti、B等微量元素，Fe和Si在合金中是有害杂质，其相互作用如下。

　　Mn、Cr：添加少量的元素Mn、Cr等对合金的组织和性能有明显的影响。这些元素可在铸锭均匀化退火时产生弥散的质点，阻止位错及晶界的迁移，从而提高了再结晶温度，有效的阻止了晶粒的长大，可细化晶粒，并保证组织在热加工及热处理后保持未再结晶或部分再结晶状态，使强度提高的同时具有较好的抗应力腐蚀性能。在提高抗应力腐蚀性能方面，加Cr比加Mn效果好，加入0.45%的Cr比加Mn效果好，加入0.45%的Cr比加同量的Mn的抗应力腐蚀开裂寿命长几十甚至上百倍。

　　Zr：最近出现了用Zr代替Cr和Mn的趋势，Zr可大大提高合金的再结晶温度，无论是热变形还是冷变形，在热处理后均可得到未再结晶组织，Zr还可提高合金的淬透性、可焊性、断裂韧性、抗应力腐蚀性能等，是Al-Zn-Mg-Cu系合金中很有发展前途的微量添加元素。

　　Ti和B：Ti、B能细化合金在铸态时的晶粒，并提高合金的再结晶温度。

　　Fe和Si：Fe和Si在7×××系铝合金中是不可避免存在的有害杂质，其主要来自原材料，以及在熔炼、铸造中使用的工具和设备。这些杂质主要以硬而脆的FeAl3和游离的Si形式存在，这些杂质还与Mn、Cr形成（FeMn）Al6、（FeMn）Si2Al3、Al（FeMnCr）等粗大化合物，FeAl3有细化晶粒的作用，但对抗蚀性能影响较大，随着不溶相含量的增加，不溶相的体积分数也在增加，这些难溶的第二相在变形时会破碎并拉长，出现带状组织，粒子沿变形方向呈直线状排列，由短的互不相连的条状组成。由于杂质颗粒分布在晶粒内部或晶界上，在塑性变形时，在部分颗粒-基体边界上发生孔隙，产生微细裂纹，成为宏观裂纹的发源地，同时它也促使裂纹的过早发展。此外，它对疲劳裂纹的成长速度有较大影响，在破坏时它具有一定的减少局部塑性的作用，这可能和由于杂质数量增加使颗粒之间距离缩短，从而减少裂纹尖端周围塑性变形流动性有关。因为含Fe、Si的相在室温下很难溶解，起到缺口作用，容易成为裂纹源而使材料发生断裂，对伸长率，特别是对合金的断裂韧性有非常不利的影响。因此，新型合金在设计和生产时，对Fe、Si的含量控制较严，除采用高纯金属原料外，在熔铸过程中也采取一些措施，避免这两种元素混入合金中。