7×50型超高强铝合金厚板热处理的研究

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铝合金是目前我国航空航天工业亟需的轻质金属结构材料。此类合金是仿制美国的合金,我国尚未批量生产这类合金。在我国的试生产过程中,合金一直受强度和抗剥落腐蚀性能不能同时满足使用要求问题的困扰。解决此问题关键在于采用新型热处理技术,包括新型固溶处理制度和时效制度。  本文针对我国试生产的7×50超高强铝合金,通过力学性能、电导率、抗剥落腐蚀性能测试、透射电镜、扫描电镜、DSC及金相组织分析等研究手段,重点研究固溶处理及时效强化热处理工艺对材料组织和性能的影响,为开发能同时获得高强、高韧、高耐蚀的超高强铝合金板材新型固溶处理及时效强化热处理工艺奠定实验基础。  本文主要研究的内容为:对7050铝合金60mm厚热轧板进行不同条件的固溶处理,分别研究了热轧板的过烧温度以及低熔点产物的溶解规律,在此基础上研究了各种固溶处理制度对合金力学性能、电导率、剥落腐蚀性能及其显微组织结构的影响,开发出了能提高该合金综合性能的新型固溶处理;对7050合金60mm厚预拉伸板进行单级时效处理,研究了时效温度和时效时间对合金硬度的影响,初步确定了合金的时效硬化曲线;对7050合金60mm预拉伸板进行双级时效处理,系统研究了第一级和第二级时效对合金性能的影响,开发出了使合金具有较高的强度和塑性的同时还具有较好的抗剥落腐蚀性能的可应用于大规模生产的双级时效处理工艺;对7150合金60mm预拉伸板进行三级时效处理,主要研究了回归温度、回归时间以及升温速率对合金性能的影响,开发出了使该合金同时具有高强度和较好抗蚀性的新型三级时效处理制度。  主要结论如下:  1、7050合金60mm厚热轧板存在对应于478℃和489℃熔化的两种低熔点产物,因此首次固溶处理的加热温度不能超过478℃,否则合金会发生过烧。合金热轧板经过470C×1hr固溶处理后,对应于478℃熔化的低熔点相基本可以溶解到基体中,此后可进一步提高固溶处理温度,但不能超过489℃。  2、7050合金60mm厚热轧板经最高温度为480℃的双级固溶处理(470℃×80min+480℃×2.5hrs)后再经120℃×4hrs+160℃×24hrs双级时效,合金强度和抗蚀性达到较好的配合,其抗拉强度可达到586MPa,电导率为39.2%IACS。  3、7050合金60mm预拉伸板有较强的时效硬化速度,在120℃单级时效很短时间(14hrs)其硬度即可达到峰值;同时该合金抗过时效能力较强,时效至72hrs,硬度仍然保持较高值。  4、对于7050铝合金60mm厚预拉伸板,双级时效制度中,影响合金性能因素由强至弱为:第二级时效温度、第二级时效时间、第一级时效温度、第一级时效时间;开发的较合适的可应用于工业化生产的双级时效制度为:90℃↗10hrs→120℃×4hrs↗10hrs→165℃×8-12hrs,此时合金的抗拉强度可超过530MPa,电导率超过41%IACS。  5、对于7150合金60mm厚预拉伸板的三级时效,影响合金综合性能的主要参数为第二级时效温度和时间以及向第二级时效的升温速率。第二级时效温度升高时间延长,合金强度降低,电导率升高;向第二级时效温度升温速率加快,在相同的条件下,合金的强度升高,电导率降低。开发的可用于工业生产的三级时效处理制度为:120℃×24hrs+175℃×3hrs+120℃×24hrs,向第二级时效的升温时间采用2hrs。经过此三级时效处理后,合金的抗拉强度可超过560MPa,电导率可超过40%IACS。
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