最典型的超硬铝7075合金(一)

2018年09月27日 8:52 61194次浏览 来源:   分类: 铝加工   作者:


表一 3个常用合金的化学成分


表二 7075合金的时效制度

7075合金是最典型的航空超硬铝,既是一个“古老”的AL-Zn-Mg-Cu系合金,又是一“精力”旺盛的年轻合金,说它“古老”是因为它是首个定型的超硬铝,1944年定型,当时在美国、日本、前苏联就用于制造飞机,至今只不过74“岁”,还处于“中老年”阶段,说它“年轻”,是因为现在它还是航空航天器关键结构的主要材料,看来只有在复合材料可以大批量工业化生产且价格降低到与超硬铝有竞争力时,超硬铝才会退出历史舞台,让位给复合材料。
经过70余年的发展,7075合金已形成一个相当大的家族,现在常用的合金有7075/7175/7475合金,7275合金因性能不尽如人意,成为一个非常用合金,7375合金则被彻底淘汰,再也不用它了。3个常用合金的化学成分见表一:
由表一中的数据可见,7175合金比7075合金干净,而7475合金则更干净,即它们的杂质含量一个比一个低,例如7475合金的硅含量仅为7075合金的25%,即比7075合金的小0.30个百分点,因而7475合金有更高的韧性与更好的综合性能。
7075合金是铝-锌-镁-铜系可热处理强化的高强度变形铝合金,是超硬铝中的元老,但还不是大佬,因为还有强度性能更大的,可用它加工所有的半成品,用于制造各种各样的结构件,特别是航空航天器结构件,是当今使用最广泛的高强度铝合金,大到C919大飞机前机身长桁、旅客观察窗框锻件,中机身钣弯和长桁、龙骨梁腹板、地板转折梁,中后机身长桁、旅客观察窗框锻件、货舱门框,机头前压力框缘头、舱门框等等;小到手机外壳。它有多种热处理状态:T6、T73、T76、T77。T6状态材料有最高的力学强度性能,但断裂韧性偏低,对应力腐蚀敏感,且因其韧性随温度降低而下降,因此,T6 状态材料不宜用于制造低温结构件与工件;T73材料强度最低,但有相当高的断裂韧性、良好的抗应力开裂性能和抗剥落腐蚀性能;T76材料的强度比T73材料高,比T6材料抗应力腐蚀开裂性能高。7075合金的静态强度性能比2024和2124合金的高,疲劳性能与其相当。O状态和W状态材料具有良好的室温成型性能。
7075合金可以电阻焊,工件的长期工作温度≤125℃。材料或工件的不完全退火规范290℃~320℃,保温2h~4h后,出炉空冷;完全退火规范(390~430)℃/(0.5~1.5)h,以不大于30℃/h的降温速度冷至≤200℃,然后空冷。
7075合金板材的固溶处理温度460℃~490℃,其中铝板材的处理温度宜接近下限,且重复处理次数不得多于2次,以免合金元素扩散穿透包铝层,降低材料的抗腐蚀性能;挤压材的加热温度460℃~471℃。保温后在室温水或温水或其他适宜的冷却介质中淬火,转移时间应<15s。
厚板和挤压型材在淬火后会产生很大的内应力,在时效处理前必须进行拉伸,使其降低到允许的范围内,因此把这种拉伸称为预拉伸,预拉伸量为1.5%~3%,否则会发生严重的变形。7075合金的时效制度见表二。(王祝堂)

责任编辑:于璐

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