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7系铝合金的时效处理

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7xxx系铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝,该合金在航空工业上得到广泛应用。其特点是热处理强化效果特别好,在150℃以下有高的强度,有优异的低温强度,特别适用于制造飞机结构及其他要求密度小、…

7xxx系铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝,该合金在航空工业上得到广泛应用。其特点是热处理强化效果特别好,在150℃以下有高的强度,有优异的低温强度,特别适用于制造飞机结构及其他要求密度小、强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。时效工艺是7系铝合金获得高强度的关键工艺。7系铝合金时效处理的目的是从过饱和固溶体中析出第二相以达到对合金基体的强化作用。单级时效采用单一的温度、一定的时间内进行时效处理。虽然通过最大密度的基体沉淀相析出使其具有最高强度,然而达到峰值后晶界上分布着较粗大的连续链状质点。这种晶界组织对应力腐蚀和剥落腐蚀十分敏感,在实际应用中很难发挥其综合性能。由此发展出一些效果更好的时效处理工艺。

一、双级时效

双级时效即2个阶段的时效:第一阶段是低温预时效,相当于析出相成核阶段;第二阶段是高温时效,为稳定化阶段,是目前较为常用的时效工艺。双级时效后合金晶界上分布着断续的沉淀相,这种晶界组织提高了抗应力腐蚀性能,但基体中强化相粗化,使合金强度下降10%~15%,同时也导致了塑性和韧性不同程度的下降。优化后的双级时效工艺在原双级时效处理后增加了塑性变形步骤,使合金性能得到最佳的配合,不仅能保持普通双级时效的高强、高韧、高抗应力腐蚀性能,还能改善合金的抗剥落性、抗疲劳性、淬火敏感性等,可以满足更高的服役条件。

二、回归再时效

这个工艺分为三个阶段:第一阶段,在较低温度下进行峰值预时效,析出η′相;第二阶段,在较高温度下进行短时回归处理,经回归处理后,晶内的η′又都溶解到固溶体内,晶界上连续链状析出相合并和集聚,不再连续分布,这种晶界组织提高了抗应力腐蚀和剥落腐蚀性能,但是晶内η′相的溶解大大降低了合金的强度;第三阶段,在较低温度下再时效,达到峰值强度,晶内重新析出细小弥散的部分共格η′相,晶界仍为不连续的非共格析出相。这种工艺处理后,合金晶内组织与单级时效峰时效的晶内组织相似,晶界组织则与双级时效后的晶界组织相似。这种组织综合了峰时效和双级时效的优点,使合金同时具有良好的抗应力腐蚀性能和强韧性。但是该工艺过程比较复杂,工艺参数较多且难以控制,故影响了其在实际生产中的实用性。

三、双峰时效

双峰时效是指铝合金在较长时效时间下有2个时效峰值,2个时效峰值的强度相当,但第二个时效峰值所得的合金具有良好的综合性能,塑性性能和抗应力腐蚀性能得到明显改善。大量的研究工作表明,双峰时效在7系铝合金具有相当大的普遍性。双峰时效与其它热处理工艺相比,不仅可以获得具有高强、高韧和高抗应力腐蚀综合性能的铝合金,而且其工艺操作简单,易于控制,故成为目前的一个研究热点。


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