7056鋁合金熱處理工藝與組織性能研究.pdf

1、7056鋁合金是2004年法國科學(xué)家研發(fā)出的一種很有前途的合金，與此前美國Aloca公司研發(fā)的王牌鋁合金→7055鋁合金相比，其顯著增加了Zn的含量，并降低了Mg、Cu的含量，即增大了Zn/Mg比，同時(shí)更進(jìn)一步的精煉了合金的雜質(zhì)，降低了Fe、Si、Mn等雜質(zhì)對(duì)合金性能的不利影響，使該合金具有高強(qiáng)度、高斷裂韌性以及耐應(yīng)力腐蝕等特點(diǎn)，將在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前，我國第四代戰(zhàn)斗機(jī)以及在研型號(hào)軍機(jī)的材料升級(jí)都希望采用T77和T79狀態(tài)的7x

2、xx系鋁合金，特別是隨著我國大飛機(jī)和新型軍用運(yùn)輸機(jī)的研制，對(duì)這種先進(jìn)鋁合金(如7056-T7951，7055-T77)的需求更為迫切，而國內(nèi)對(duì)7056鋁合金這種具有高Zn/Mg比的新型7xxx合金的研究還未起步，因而對(duì)其開展的研究將十分有意義。
　　 本文借助金相顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡等微觀組織觀察手段，以及力學(xué)性能測試、電導(dǎo)率測試、慢應(yīng)變速率拉伸等實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)7056鋁合金的均勻化工藝、多級(jí)時(shí)效制度進(jìn)行了研究，并著重探討了

3、Zn/Mg比對(duì)該合金單級(jí)時(shí)效特性的影響。同時(shí)，還研究了不同時(shí)效制度對(duì)合金的微觀組織、力學(xué)性能及抗應(yīng)力腐蝕性能的影響，得到了以下結(jié)論:
　　 (1)7056鋁合金鑄態(tài)組織中枝晶偏析和區(qū)域偏析比較嚴(yán)重，在枝晶和晶界上有大量呈連續(xù)網(wǎng)狀分布的非平衡共晶相，并存在著大量η(MgZn2)相和少量T(Al2Mg3Zn3)相、S(Al2CuMg)相及Al6(FeCu)雜質(zhì)相等金屬間化合物。
　　 (2)適合于7056鋁合金的單級(jí)均勻化工

4、藝為455℃/24h，在該均勻化退火后，合金組織中枝晶偏析和區(qū)域偏析等非平衡偏析已基本消除，粗大的呈連續(xù)網(wǎng)狀分布的共晶相也基本消失，但仍殘留有少量骨骼狀共晶化合物。更為理想的均勻化工藝為455℃/24h+465℃/4h雙級(jí)均勻化制度，在該均勻化退火后，合金組織中殘留的共晶相也基本溶解，合金成分更為均勻。
　　 (3)7056鋁合金有著極快的時(shí)效響應(yīng)速度，時(shí)效溫度越高，合金時(shí)效響應(yīng)速度越快;該合金在105℃和150℃時(shí)效僅1h，其

5、硬度分別升至188.3HV和206.2HV，已達(dá)到其峰值硬度的87.4％和97.2％。適合于7056鋁合金的最佳T6峰時(shí)效制度為120℃時(shí)效12h，對(duì)應(yīng)的硬度、電導(dǎo)率、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為226.7HV、27.8％IACS、658.9MPa和571.3MPa。
　　 (4)Zn/Mg比的增加并不會(huì)改變合金的沉淀相析出序列，但會(huì)加快沉淀相的析出過程，同時(shí)增加合金進(jìn)入過時(shí)效的熟化速度，尤其是在較高溫過時(shí)效(135℃、150℃)后

6、表現(xiàn)得更為明顯;在同等實(shí)驗(yàn)條件下，合金成分中Zn/Mg比越高，其沉淀相析出與熟化速度越快，合金的力學(xué)性能越低，但對(duì)其電導(dǎo)率有利。
　　 (5)最佳的低溫→高溫雙級(jí)時(shí)效工藝為:120℃/4h+165℃/8h。在該熱處理狀態(tài)下，合金組織中的沉淀相以η'相和η相為主，并有少量G.PⅡ區(qū)，其硬度、電導(dǎo)率、抗拉強(qiáng)度和慢應(yīng)變拉伸強(qiáng)度損失率分別為176.8HV、34.8％IACS、559.3MPa和0.6％。
　　 (6)高溫→低溫時(shí)

7、效的雙級(jí)時(shí)效處理，能在進(jìn)一步提高合金電導(dǎo)率的基礎(chǔ)上，仍然保證合金具有接近T6峰時(shí)效的強(qiáng)度。該時(shí)效制度的關(guān)鍵是高溫時(shí)效階段。適合于7056鋁合金先高溫后低溫的雙級(jí)時(shí)效工藝為:155℃/2h+125℃/24h。在該熱處理狀態(tài)下，合金組織中的沉淀相以η'相為主，并有少量G.PⅠ區(qū)和G.PⅡ區(qū)，其硬度、電導(dǎo)率、抗拉強(qiáng)度和慢應(yīng)變拉伸強(qiáng)度損失率分別為204.0HV、30.3％IACS、650.6Mpa和12.7％。
　　 (7)在三級(jí)時(shí)效處

8、理中，回歸溫度與回歸時(shí)間對(duì)合金的性能影響很大，回歸溫度越高，合金到達(dá)回歸過程中硬度谷底和硬度峰值的時(shí)間越短;回歸時(shí)間越長，合金的力學(xué)性能越低，但對(duì)其電導(dǎo)率有利。
　　 (8)適合于7056鋁合金的三級(jí)時(shí)效熱處理制度為:
　　 a.120℃/4h+180℃/40min+120℃/12h，其硬度、電導(dǎo)率、抗拉強(qiáng)度和慢應(yīng)變拉伸強(qiáng)度損失率分別為202.1HV、31.4％IACS、636.7MPa和8.5％。
　　 b.1