7055鋁合金及環(huán)軋件的組織與熱處理工藝.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)鋁合金具有強(qiáng)度高、密度低、焊接性能良好及加工性能好等特點(diǎn)而廣泛用于航天航空領(lǐng)域，其性能與時(shí)效析出相密切相關(guān)。本文深入結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)情況，研究熱處理對(duì)7055合金組織及力學(xué)性能影響，控制析出相，確定最佳熱處理工藝。在此基礎(chǔ)上分析大型環(huán)件不同部位的組織形貌，結(jié)合Ansys有限元模擬，分析淬火過程中的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)，揭示大型環(huán)件不同部位性能差異的微觀機(jī)理。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明隨著固溶溫度升高，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)

2、度緩慢升高，在470℃達(dá)到峰值，升高溫度至480℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度明顯下降，合金的延伸率隨固溶溫度的升高而增大，固溶溫度達(dá)460℃時(shí)，延伸率達(dá)到最大值（約30％）。雙級(jí)固溶實(shí)驗(yàn)表明，合金經(jīng)450℃，固溶60min處理后升溫至不同溫度固溶60min可以提高合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。在二級(jí)固溶溫度不變的條件下，提高一級(jí)固溶溫度同樣有類似效果。合金的最佳雙級(jí)固溶工藝一級(jí)固溶處理450℃固溶60min，二級(jí)固溶為480℃固溶60min，抗

3、拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度比單級(jí)固溶提高19%和22%.
　　力學(xué)測(cè)試表明，合金470℃固溶4h處理后，時(shí)效處理都顯著影響合金的力學(xué)性能，隨著合金時(shí)效溫度的升高和時(shí)效時(shí)間的延長，合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均先上升后下降，時(shí)效處理顯著降低合金的延伸率，合金經(jīng)470℃固溶4h及120℃時(shí)效4h后，抗拉強(qiáng)度達(dá)到660MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到605Mpa，延伸率為21%。
　　XRD分析表明擠壓態(tài)合金室溫組織主要由α-Al、Al2Zn3Mg3、Mg

4、Zn2（η相）和Al2CuMg相（S相）組成，隨固溶溫度升高，Al2Zn3Mg3相衍射峰強(qiáng)度逐漸下降，480℃固溶時(shí)其衍射峰消失。480℃固溶4h后依然有MgZn2相和Al2CuMg相。
　　7055鋁合金經(jīng)120℃時(shí)效4h，晶內(nèi)析出相為細(xì)小球狀η'相；時(shí)效8h，合金基體中出現(xiàn)兩種析出物，一種為圓球狀η'相，另一種為針狀η相，晶內(nèi)析出相以η'相為主，繼續(xù)延長時(shí)效時(shí)間，圓球狀η'相消失，晶內(nèi)析出相主要為針狀η相。時(shí)效24h，針狀析出

5、相η相全部為粗化成棒狀的η相。
　　SEM觀察表明合金經(jīng)環(huán)軋后，部分粗大第二相被擠碎并沿一定方向分布。XRD衍射圖譜和EDS表明粗大的第二相為 MgZn2（η）相、Al2CuMg相和Al2Zn3Mg3相。合金鍛環(huán)不同部位均有第二相析出，析出相數(shù)量種類及分布上隨部位的不同而存在變化，環(huán)件表面第二相分布更為彌散，細(xì)小。
　　Ansys有限元模擬圓環(huán)淬火應(yīng)力場(chǎng)與溫度場(chǎng)，其中溫度場(chǎng)對(duì)稱分布，由表層與內(nèi)部巨大的溫度梯度逐漸降低。圓環(huán)的