熱處理制度對7050 鋁合金電導(dǎo)率的影響

文/張瑩·陜西宏遠航空鍛造有限責(zé)任公司

7050 鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu 系合金，具有密度小、比強度和比剛度高的優(yōu)點，且硬度高，熱加工性良好，廣泛應(yīng)用于飛機的主要受力構(gòu)件，如機身框架、機翼壁板、翼梁、起落架支撐梁等。但是，實際生產(chǎn)中，7050-T7452 鋁合金鍛件經(jīng)常電導(dǎo)率不合格，需要經(jīng)過多次返修，影響產(chǎn)品的質(zhì)量及交付進度，造成能源的浪費。因此本文以7050-T7452 鋁合金厚鍛件(厚度為270mm)為對象，采用不同的熱處理制度(采用不同的二次時效溫度)研究二次時效溫度對電導(dǎo)率的影響。

試驗方法

研究鍛件尺寸為(595±10)mm(L)×(335±5)mm(LT)×(280±3)mm(ST)的12 件7050-T7452 鋁合金自由鍛件。本次試驗原材料(T7451 預(yù)制拉伸板材)7050合金化學(xué)成分見表1。

表1 原材料化學(xué)成分明細(質(zhì)量分數(shù)，%)

工藝方案：鍛造分兩火進行，第一火變形量為31%，第二火變形量為20%，具體變形工步為：第一火，(470±5)mm(L)×(610±5)mm(LT)×(200±5)mm(ST)，鍛至 尺 寸505mm(L)×(420±5)mm(LT)×(270±5)mm(ST)；第二火，505mm(L)×(420±5)mm(LT)×(270±5)mm(ST)，鍛至尺寸(595±10)mm(L)×(335±5)mm(LT)×(280±3)mm(ST)。熱處理時固溶后進行3%的冷變形，二次時效采用三種不同的時效溫度，具體熱處理參數(shù)見表2。

表2 7050 鋁合金熱處理參數(shù)

熱處理固溶時效后進行電導(dǎo)率、室溫拉伸性能、顯微組織的測試，鍛件表面粗加工，然后進行電導(dǎo)率的檢測，電導(dǎo)率檢測在渦流電導(dǎo)儀上進行，每個鍛件上均勻測5 個點，四周各一個，中心一個，測得電導(dǎo)率見表3。顯微組織試樣用腐蝕液HF:HCl:HNO3:H2O=2:3:5:190 腐蝕后，采用CL-2001光學(xué)顯微鏡進行顯微組織觀察，如圖1 所示。

圖1 不同二次時效溫度的顯微組織

試驗結(jié)果及分析

高倍組織

固溶后采用不同的二次時效溫度，二次時效后的7050-T7452鋁合金的顯微組織均無過熱和殘留鑄造組織。二次時效溫度178℃的顯微組織照片見圖1(a)，二次時效溫度175℃的顯微組織照片見圖1(b)，二次時效溫度172℃的顯微組織照片見圖1(c)。

電導(dǎo)率

由表2 可見，在二次時效溫度為175℃時電導(dǎo)率最高，從172℃到178℃，數(shù)據(jù)顯示隨二次時效溫度的提高電導(dǎo)率先增高后降低，二次時效溫度為172℃時1#、2#、3#、4#鍛件電導(dǎo)率均不合格；當(dāng)二次時效溫度升高至175℃時，鍛件電導(dǎo)率也隨之上升，5#、6#、7#、8#鍛件電導(dǎo)率均符合標準要求；當(dāng)二次時效溫度升高至178℃時，9#、10#、11#、12#鍛件電導(dǎo)率均符合標準要求，但相比于二次時效溫度175℃時有所下降，且12#鍛件電導(dǎo)率臨界合格，說明二次時效溫度178℃時電導(dǎo)率不穩(wěn)定，推測175℃為最佳二次時效溫度。另外，對比12 件鍛件不同位置的電導(dǎo)率，可見，電導(dǎo)率呈現(xiàn)四周低，中間高的現(xiàn)象，分析原因為：⑴鍛件中心變形量較大，變形更均勻；⑵鍛造時鍛件中心溫度降低較鍛件四周慢，導(dǎo)致鍛件中心終鍛溫度高于鍛件四周。

為驗證二次時效溫度為175℃的可行性，對5#、6#、7#、8#鍛件進行室溫拉伸性能測試并計算應(yīng)力腐蝕敏感因子(SCF=長橫向(L-T)屈服強度(MPa)-12×電導(dǎo)率(MS/m))，室溫拉伸性能在CI-3001 材料試驗機上進行，結(jié)果見表4。鍛件室溫拉伸性能及應(yīng)力腐蝕因子均符合標準要求。可見，7050-T7452 鋁合金鍛件合適的時效溫度為175℃。

表4 在CI-3001 材料試驗機上室溫拉伸性能

結(jié)論

⑴固溶溫度不變的條件下，二次時效溫度分別為172℃、175℃、178℃時隨著二次時效溫度提高電導(dǎo)率先增高后降低，二次時效溫度175℃為最佳時效溫度。

⑵鍛造變形量對鍛件電導(dǎo)率存在一定影響，鍛造變形越均勻鍛件電導(dǎo)率越高。因此，在制定工藝方案時應(yīng)合理設(shè)計變形工步，使鍛造變形均勻。

⑶終鍛溫度對鍛件電導(dǎo)率存在一定影響，終鍛溫度越高，鍛件電導(dǎo)率越高。鍛造生產(chǎn)時應(yīng)盡可能減少鍛造時間以此提高終鍛溫度。