中航北京航空材料研究院樊振中高工：分级时效热处理对7A85铝合金结构壁板组织性能的影响

樊振中
中国航发高级工程师
2013年博士毕业于北京航空材料研究院，现为中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所高级工程师，长期从事新型轻质合金材料开发与大型复杂构件一体化精密成型制造研究，近年来主持和承担了国家和省部级科研项目6项，兼任中国机械工程学会铸造分会委员、中国铸造协会有色合金技术委员会委员、全国铸造标准化技术委员会委员、中国兵工学会精密成形工程专业委员会委员，《特种铸造及有色合金》杂志青年编委、《精密成形工程》杂志编辑委员会通讯编委，《特种铸造及有色合金》、《铸造》、《精密成形工程》、《航空制造技术》与《金属功能材料》等杂志审稿专家。

铝合金具有比强度和比刚度高、密度低、成形性能好且耐蚀性佳等特点，是目前飞机和运载火箭轻量化设计制造加工的首选材料之一，可承受中等载荷与高强载荷。当前，高强韧铝合金的典型代表主要为2xxx系与7xxx系变形铝合金，由高强度、高韧性向高强度、高韧性、低成本、高服役周期与高耐蚀方向发展。作为应用最为广泛的7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu)合金，可以通过优化Zn、Mg、Cu含量与时效强化相的析出次序及分布密度来调控材料微观组织与析出强化相，获得较高的综合力学性能与耐蚀性能。作为第4代高强韧变形铝合金，7A85铝合金近年来被广泛用于制造航天运载武器结构舱段，飞机上、下机翼壁板和机身隔框等高承载结构部件。

热处理作为调整、优化金属材料力学性能的有效手段之一，可通过调整热处理温度与时间来平衡匹配金属材料的强度与塑韧性。现有针对7A85铝合金开展的时效热处理工艺研究对象多是在实验室制备的金属型试棒或小直径半连续铸锭，难以有效指导工业生产。

中国航发北京航空材料研究院樊振中高级工程师研究团队以自制的7A85铝合金结构壁板为研究对象，在150 ℃×12h单级时效的基础上，设计了6种不同的分级时效热处理工艺，研究了分级时效热处理温度与时间对7A85铝合金结构壁板组织性能的影响，旨在为7A85高强韧铝合金结构壁板在航空航天武器装备领域的推广应用提供参考。

采用ZLDL0162型电阻式坩埚炉进行熔炼，过热温度为820 ℃,采用C2Cl6+Ar(体积比为2∶1)进行精炼除气处理，精炼温度为730～745 ℃,精炼时间为20～30min, 扒渣静置10～15 min后升温至(735±5) ℃,添加锌锭、镁锭，待熔体温度控制在(715±5) ℃时浇注7A85铝合金半连续铸锭，浇注速度为33～35mm/min, 冷却水压为0.03～0.10MPa。浇注完成后进行均匀化热处理，随后在西马克60MN正向挤压机上完成“O”形挤压圆筒的制备，后续再进行剖展→淬火拉伸→单级时效热处理，完成7A85铝合金结构壁板的制备，见图1。

表1 7A85铝合金的化学成分（%）

图1 7A85铝合金结构壁板示意图

表2 7A85铝合金分级时效热处理工艺

图2 7A85铝合金结构壁板室温力学性能测试试样尺寸

图3 不同分级时效热处理工艺下7A85结构壁板力学性能

图4 不同工艺热处理后7A85铝合金硬度随自然放置时间的变化

随着自然放置时间的延长，7A85铝合金结构壁板双级时效热处理工艺下的硬度(HBW)先上升后下降，经自然放置40 h后趋于稳定值155;三级时效热处理工艺下的硬度逐渐下降，经自然放置32 h稳定在122。

图5 不同分级时效热处理工艺下7A85铝合金XRD物相分析结果

图6 不同分级时效热处理工艺下7A85铝合金结构壁板TEM衍射斑分析结果

图7 热处理工艺2下7A85铝合金结构壁板HRTEM材料测试分析结果

图8 热处理工艺7下7A85铝合金结构壁板HRTEM材料测试分析结果

随着分级时效温度升高与保温时间延长，7A85铝合金结构壁板的抗拉强度逐渐下降，屈服强度与硬度先上升后下降，伸长率先下降后上升；采用双级时效热处理工艺时7A85铝合金结构壁板平均抗拉强度大于500MPa, 平均屈服强度与伸长率不低于450MPa与10.0%,平均硬度(HBW)高于140。

7A85铝合金结构壁板经双级时效热处理后的主相成分为α-Al基体，晶面为(111),析出相主要为Al2Cu、Mg2Zn11与MgZn2相，且Mg2Zn11相为主析出相；经三级时效热处理后材料主相成分与晶面保持不变，析出相主要为Mg2Zn11、Al2CuMg与MgZn2相，其中MgZn2相为主析出相。

相关热词搜索：樊振中

上一篇：张聚恩：加快航空产业发展的历史责任
下一篇：最后一页

版权与免责声明：本网转载并注明自其它来源（非本站原创）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。

分享到：

中航北京航空材料研究院樊振中高工：分级时效热处理对7A85铝合金结构壁板组织性能的影响

热门评论

今日焦点

热门话题