屈服強(qiáng)度接近抗拉強(qiáng)度的7A04合金
2019年02月18日 9:9 11079次瀏覽 來源: 中國有色金屬報(bào) 分類: 鋁資訊 作者: 王祝堂
7A04合金是一種Al-Zn-Mg-Cu系可熱處理強(qiáng)化的航空航天超硬鋁合金,可熱處理強(qiáng)化,其成分已列入GB/T3190-2008,與蘇聯(lián)及俄羅斯的B95合金及德國的AlZnMgCu1.5.3.4365合金相當(dāng),因?yàn)?944年蘇聯(lián)的95號工廠試制成功該合金半成品,故名B95合金,中國1957年在蘇聯(lián)專家的幫助下東北輕合金有限公司(當(dāng)時(shí)名哈爾濱鋁加工廠)生產(chǎn)該合金板材與擠壓材。
7A04合金的主要特點(diǎn)是其屈服強(qiáng)度Rpo.2接近抗拉強(qiáng)度Rm,塑性較低,對應(yīng)力集中敏感,尤其是在承受震動(dòng)載荷和重復(fù)靜載荷的場合,更為明顯。對零部件的設(shè)計(jì)、制造和裝配,應(yīng)極力避免應(yīng)力集中和長盛附加應(yīng)力的因素。7A04合金不耐熱,如工作溫度高于125℃會(huì)急劇軟化。粗厚7A04合金工件短橫向(S-T)上的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能低下。
7A04合金的化學(xué)成分(質(zhì)量%):0.50Si,0.50Fe,(1.4~2.0)Cu,(0.20~0.6)Mn,(1.8~2.8)Mg,(0.1~0.25)Cr,(5.0~7.0)Zn,0.10Ti,其他雜質(zhì)單個(gè)0.05,合計(jì)0.10,其余為Al。7A04合金半成品與中間產(chǎn)品板帶材、型材、棒材、管材的不完全退火規(guī)范(290~320)℃/(2~4)h,空冷;完全退火規(guī)范(390~430)℃/(0.5~1.5)h,以≤30℃/h的降溫速度爐冷至≤200℃,出爐空冷,也可以在(320~380)℃退火(1~2)h。工廠為了提高冶金爐的效率,往往在400℃~420℃退火2h,以30℃/h的冷卻速度冷至<150℃,出爐空冷。
該合金的固溶處理溫度465℃~475℃,室溫水中淬火,轉(zhuǎn)移時(shí)間短于25s。鋁加工廠往往根據(jù)不同產(chǎn)品與不同規(guī)格的產(chǎn)品采用針對性很強(qiáng)的固溶處理與時(shí)效處理規(guī)范。
7A04合金的熔煉鑄造裝備與燃料與其他鋁合金的相同,不過由于它的熔化溫度區(qū)間大,主要合金化元素密度又相差懸殊,所以熔煉時(shí)易產(chǎn)生偏析,鑄錠易形成裂紋、產(chǎn)生疏松,溶體易吸氣,鑄錠內(nèi)部會(huì)形成更多的氧化夾雜物,為了減少這些缺陷,除了嚴(yán)格控制合金的成分外,還必須注意熔煉與鑄造工藝的控制。
圓錠鑄造溫度720℃~745℃,空氣圓錠鑄造溫度725℃~740℃;扁錠鑄造溫度685℃~745℃;較大規(guī)格圓錠、空心圓錠和扁錠鑄造前應(yīng)鋪底,鑄造后澆口部應(yīng)回火。
7A04合金主要用于制造航空器受力結(jié)構(gòu)件:大梁、桁條、隔框、蒙皮、翼肋、接頭、起落架零件等??晒?yīng)的半成品有:板材、帶材、型材、排材、棒材、管材、壁板、自由鍛和模鍛件等。
該合金的缺口敏感性高和軸向拉伸疲勞強(qiáng)度低,應(yīng)用是必須嚴(yán)格選定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的形狀,選定應(yīng)力集中最低的形狀,零件截面過渡處與所有轉(zhuǎn)接部份應(yīng)圓滑,避免突變和降低偏心率,所有圓角半徑應(yīng)≥2mm。加工零部件時(shí)應(yīng)避免劃傷、擦傷和嚴(yán)重的凹痕。
對大型半成品特別是大型復(fù)雜鍛件和型材應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其橫向性能,還要進(jìn)行各種必要的無損探傷,以確保缺陷在允許范圍內(nèi)。7A04合金在T4狀態(tài)下的抗蝕性不合格,所以要進(jìn)行人工時(shí)效,人工時(shí)效的包鋁7A04合金板材的抗蝕性與包鋁2A12合金板材的相當(dāng)。擠壓制品和小截面零件的抗蝕性與未包鋁硬鋁的相當(dāng),分級時(shí)效處理的7A04合金有可靠的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能,陽極氧化和表面涂漆處理能有效地保護(hù)擠壓材不受腐蝕。
7A04-T6合金板材20℃時(shí)的正彈性模量66GN/mm2,擠壓材的為71GN/mm2,平面應(yīng)變斷裂韌度Kc為50.64MN/(m3/2)。半連續(xù)鑄造7A04合金錠組織除有α-Al固溶體、T(AlCuMgZn)相及S(Al2CuMg)相外,還有少量的Mg2Si、AlFeMnSi及Al6(FeMn)等相,固溶處理后組織為α+S相,在100℃~140℃時(shí)效后組織為α+S+MgZn2+T相。
7A04合金可進(jìn)行冷、熱變形。鑄錠的熱鐓粗變形率≤60%,變形材料的最大變形率可達(dá)80%,可制造形狀復(fù)雜的鍛件,鍛造溫度380℃~430℃。對零件或半成品進(jìn)行熱矯形時(shí),模具溫度130℃±15℃,而零件本身溫度130℃±10℃或150℃±10℃,在130℃±10℃的保溫時(shí)間為10h~12h,而在150℃±10℃加熱時(shí)保溫時(shí)間為7h。
擠壓壁板的供應(yīng)狀態(tài)為T6,可在此狀態(tài)下矯形,在新淬火狀態(tài)下整形則須加熱。單級時(shí)效規(guī)范為140℃/16h;在120℃/3h+160℃/3h進(jìn)行雙級時(shí)效可獲得良好的綜合性能。7A04合金有良好的點(diǎn)焊性能與可切削性能。(王祝堂)
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