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屈服强度接近抗拉强度的7A04合金
2019-02-18 09:38   来源: 阿拉丁(ALD)
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7A04合金是一种Al-Zn-Mg-Cu系可热处理强化的航空航天超硬铝合金,可热处理强化,其成分已列入GB/T3190-2008,与苏联及俄罗斯的B95合金及德国的AlZnMgCu1.5.3.4365合金相当,因为1944年苏联的95号工厂试制成功该合金半成品,故名B95合金,中国1957年在苏联专家的帮助下东北轻合金有限公司(当时名哈尔滨铝加工厂)生产该合金板材与挤压材。

7A04合金的主要特点是其屈服强度Rpo.2接近抗拉强度Rm,塑性较低,对应力集中敏感,尤其是在承受震动载荷和重复静载荷的场合,更为明显。对零部件的设计、制造和装配,应极力避免应力集中和长盛附加应力的因素。7A04合金不耐热,如工作温度高于125℃会急剧软化。粗厚7A04合金工件短横向(S-T)上的抗应力腐蚀开裂性能低下。

7A04合金的化学成分(质量%):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,其他杂质单个0.05,合计0.10,其余为Al。7A04合金半成品与中间产品板带材、型材、棒材、管材的不完全退火规范(290~320)℃/(2~4)h,空冷;完全退火规范(390~430)℃/(0.5~1.5)h,以≤30℃/h的降温速度炉冷至≤200℃,出炉空冷,也可以在(320~380)℃退火(1~2)h。工厂为了提高冶金炉的效率,往往在400℃~420℃退火2h,以30℃/h的冷却速度冷至<150℃,出炉空冷。

该合金的固溶处理温度465℃~475℃,室温水中淬火,转移时间短于25s。铝加工厂往往根据不同产品与不同规格的产品采用针对性很强的固溶处理与时效处理规范。

7A04合金的熔炼铸造装备与燃料与其他铝合金的相同,不过由于它的熔化温度区间大,主要合金化元素密度又相差悬殊,所以熔炼时易产生偏析,铸锭易形成裂纹、产生疏松,溶体易吸气,铸锭内部会形成更多的氧化夹杂物,为了减少这些缺陷,除了严格控制合金的成分外,还必须注意熔炼与铸造工艺的控制。

圆锭铸造温度720℃~745℃,空气圆锭铸造温度725℃~740℃;扁锭铸造温度685℃~745℃;较大规格圆锭、空心圆锭和扁锭铸造前应铺底,铸造后浇口部应回火。

7A04合金主要用于制造航空器受力结构件:大梁、桁条、隔框、蒙皮、翼肋、接头、起落架零件等。可供应的半成品有:板材、带材、型材、排材、棒材、管材、壁板、自由锻和模锻件等。

该合金的缺口敏感性高和轴向拉伸疲劳强度低,应用是必须严格选定设计结构的形状,选定应力集中最低的形状,零件截面过渡处与所有转接部份应圆滑,避免突变和降低偏心率,所有圆角半径应≥2mm。加工零部件时应避免划伤、擦伤和严重的凹痕。

对大型半成品特别是大型复杂锻件和型材应严格检验其横向性能,还要进行各种必要的无损探伤,以确保缺陷在允许范围内。7A04合金在T4状态下的抗蚀性不合格,所以要进行人工时效,人工时效的包铝7A04合金板材的抗蚀性与包铝2A12合金板材的相当。挤压制品和小截面零件的抗蚀性与未包铝硬铝的相当,分级时效处理的7A04合金有可靠的抗应力腐蚀开裂性能,阳极氧化和表面涂漆处理能有效地保护挤压材不受腐蚀。

7A04-T6合金板材20℃时的正弹性模量66GN/mm2,挤压材的为71GN/mm2,平面应变断裂韧度Kc为50.64MN/(m3/2)。半连续铸造7A04合金锭组织除有α-Al固溶体、T(AlCuMgZn)相及S(Al2CuMg)相外,还有少量的Mg2Si、AlFeMnSi及Al6(FeMn)等相,固溶处理后组织为α+S相,在100℃~140℃时效后组织为α+S+MgZn2+T相。

7A04合金可进行冷、热变形。铸锭的热镦粗变形率≤60%,变形材料的最大变形率可达80%,可制造形状复杂的锻件,锻造温度380℃~430℃。对零件或半成品进行热矫形时,模具温度130℃±15℃,而零件本身温度130℃±10℃或150℃±10℃,在130℃±10℃的保温时间为10h~12h,而在150℃±10℃加热时保温时间为7h。
挤压壁板的供应状态为T6,可在此状态下矫形,在新淬火状态下整形则须加热。单级时效规范为140℃/16h;在120℃/3h+160℃/3h进行双级时效可获得良好的综合性能。7A04合金有良好的点焊性能与可切削性能。

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