7075 铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu 系合金,被广泛应用于现代航空航天工业和一些民用交通运输业,具有密度小、强度高、抗腐蚀性能以及加工性能好等优点。近年来,飞机构件的整体化、大型化要求采用高性能的厚截面铝合金材料(如大锻件和超厚板),以减轻重量,降低成本,提高可靠性。
7075铝合金作为典型的可热处理的强化铝合金,其生产的构件厚度大,由于厚截面材料固溶后淬火时,中心层往往难以获得足够高的冷却速率,导致锻件内外组织和性能有很大的差异,外表面冷却太快,纵向屈服强度超出指标,心部性能因为固溶不充分导致锻件热处理返修甚至锻件报废。因此本文以7075 铝合金大厚锻件(有效厚度≥140mm)为对象,固溶采用不同的淬火水温20 ~35℃、60 ~85℃获得不同的冷却速率,从而研究固溶后水淬的水温对其时效后的电导率、金相组织和室温拉伸性能的影响。
研究尺寸为φ190mm×450mm、有效厚度为140mm 的20 件7075-T7352 铝合金自由锻件,T7352状态为热处理固溶后加1%~5%的冷变形,本试验选用3%的冷变形。7075 铝合金的化学成分(质量分数%)为:5.7Zn、2.5Mg、1.6Cu、0.2Zr、0.097Fe、0.037Si,其他元素总和小于0.24,余量为Al。所有锻件平行放置于装料板上,锻件之间要保证一定的间隙,锻件在空气循环电炉中固溶,随炉升温,具体的热处理参数见表1。
时效后进行电导率、室温拉伸性能和显微组织的测试。锻件表面粗加工,粗加工后需一定时间的静置,然后再进行电导率的检测,电导率检测在涡流电导仪1752 上进行,每个锻件上均匀打5 个点,遵循AMS-A-22771 标准,得到电导率(%IACS)。锻件的室温拉伸性能测试在Cl-3001 材料试验机上进行,遵循ASTM E8/E8M-16a 标准,得到抗拉强度(Rm)、屈服强度(RP0.2)和延伸率(A),每种状态测试3 个样品(表皮纵向1 根、表皮横向1 根、心部约90mm 处高向1 根)。高倍试样用腐蚀液HF∶HCl∶HNO3∶H20=2∶3∶5∶190 腐 蚀 后,采 用Cl-2001 光学显微镜进行显微组织观察。
试验结果和讨论
高倍组织
铝合金锻件固溶采用不同淬火水温,双级时效后7075-T7352 铝合金的显微组织都无过热、过烧组织,淬火水温20 ~35℃的7075-T7352 。淬火水温60 ~85℃的7075-T7352 铝合金的金相照片如图2 所示。由图1 和图2 可以看出显微组织主要有白色的Al 基体和黑色、暗黑色的η'(MgZn2)、T(Al2Mg3Zn3)、S(Al2CuMg)等第二相粒子组成,试验结果可以明显看出,黑色第二强化相更细小些,可以明显看出,组织相对较亮,对于含Cu、Zn 的合金在再结晶晶粒间还有不同的颜色对比度,对比度越大,说明合金固溶越充分,也可说明较初相对固溶不充分。
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