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第三代超硬铝7050型合金
作者:秋又来了 时间:2019-01-29 10:11:00 热度:279

7050合金可认为是第三代(也有把它列为第四代)超硬铝,1971年2月在美国铝业协会注册,美国铝业公司匹兹堡技术中心研发的。大家知道,mn和cr提高超硬铝的淬火敏感性,必须以高的淬火速度才能保证合金时效后有合格的性能,但厚板和大型锻件即使高速淬火,也淬不透,并且会产生严重的热应力,引起变形,得不到合格的性能。因此,开发出了不含mn、cr而含有微量锆的7050合金,zr既能细化晶粒又能抑制再结晶进程。

7050合金有极佳的淬透性,可在热水中淬火,不仅能降低淬火应力,而且厚板具有优秀的综合性能,因为zr能形成极细的不溶解质点al3zr,对淬火敏感性影响极小,然而mn和cr则不同,可同基本合金元素形成粗大的al12mg2cr和al20cu2mn化合物,不仅降低了cu和mg在-al固溶体中的过饱和度,而且在淬火冷却过程中或时效初期沿这些化合物质点析出粗大的和相,使合金的力学性能显著下降。

可用7050合金生产厚板、型材、锻件和线材,相对7075合金来说,7050合金增加了锌、铜含量,增大了zn/mg比,用zr代替cr作为晶粗细化剂,而且大大降低了杂质fe、si含量,由于成分方面的这些改进,以及采用过时效处理,使7050合金在保持更高强度水平下,具有韧性好、疲劳强度高和抗应力腐蚀开裂性能优秀等良好综合性能,另一个突出优点是有很好的淬透性,特别适合于制造厚大截面工件。

7050合金化学成分(质量%)(见表1),是一种美国合金,1971年注册;7050a是1996年注册的法国合金;7150合金是1978年注册的美国合金。对7050型合金除精整控制化学成分,还必须进行三级时效处理即t77处理,在抗拉强度rm达到600n/mm2以上的同时,还具有优秀的断裂韧性、抗应力腐蚀开裂性能与淬透性。60mm以上的预拉伸厚板已广泛用于制造飞机的整体框、梁、机翼等主承力结构件。arj21机翼的上、下翼面长桁、梁上缘条是用t77511材料制造的;机翼翼肋缘条和腹板,襟翼肋、缘条和梁缘板用的是7150-t77材料,用t77材料制造的还有:垂尾的梁缘条、梁腹板和肋,升降舵的肋与梁,平尾的肋、梁缘条和梁腹板,方向舵、副翼、襟翼、缝翼的肋与梁用的都是7150-t77材料,机身的剪切角板、地板梁下剪切角片,等等。7050-t77合金在arj21支线客机用材中起到了至关重要的作用。中国某轧制厂从奥地利艾布纳公司引进的39m的t77辊底式生产线已于2017年投产,还有一个厂也准备引进,它们都位于渤海湾。

在此顺便说几句,欲获得优秀的综合性能,必须精密控制t77处理的各项工艺参数,以确保材料具有必需的显微组织,但是千万不要轻视热轧组织的控制。热轧组织对板材最终组织和性能起着关键甚至决定性的作用。

7050型合金锻件的固溶处理温度468℃~471℃,在54℃~66℃温水中淬火;厚板的固溶处理温度471℃~482℃,以室温水淬火,转移时间应15s。厚板在时效前应进行预拉伸,永久变形量为1.5%~3%,锻件应进行压缩变形,永久变形量1%~5%,以最大限度地降低或甚至消除材料中的淬火残余应力。

7050型合金的熔炼工艺与一般合金的相同,铸造温度700℃~730℃,它们的熔化温度488℃~630℃。材料状态决定用途:t76材料用于要求抗剥落腐蚀的高强度结构件;t74材料适用于、抗应力腐蚀开裂的结构件,特别是厚大截面的零部件;t73材料用于拉制线材,加工抗腐蚀的紧固件。

7050型合金的熔化温度488℃~630℃;t7651材料25℃时的热导率154w/(m.c),t74/t7452/t7451材料的为15tw/(m.c);100℃合金的比热容963j/(kg.℃);20℃~100℃的平均线胀系数23.0x10-6/℃;温室电阻率40.9nm;t7651材料的电导率21.5ms/m,t74、t7452、t7451材料的为22.0ms/m;7050合金耐一般腐蚀性能略低于7075的,但具有良好的抗剥落腐蚀和应力腐蚀开裂性能;按q/s142厚板的保证力学性能(见表2):

7050合金的相组成基本上为-al和mgzn2,此外还有al3zr、al2cu2fe、mg2si和al12cumg4等,弥散相al3zr呈球形,以亚稳定状态存在,面心立方结构,长时间高温退火才会形成稳定的密排六方结构。

7050合金的成形性能与7050合金的相当,但开锻温度应420℃,终锻温度280℃;该合金不宜熔焊,可以电阻焊;锻件淬火水温54℃~66℃;表面处理与一般铝合金的相同;切削与磨削性能良好,但切削温度宜100℃,切削速度应550r/min,以防工件变形。

(王祝堂)

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