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屈服強度接近抗拉強度的7A04合金

7A04合是一種Al-Zn-Mg-Cu系可熱處理強化的航空航天超硬合金,可熱處理強化,其成分已列入GB/T3190-2008,與蘇聯(lián)及俄羅斯的B95合金及德國的AlZnMgCu1.5.3.4365合金相當,因為1944年蘇聯(lián)的95號工廠試制成功該合金半成品,故名B95合金,中國1957年在蘇聯(lián)專家的幫助下東北輕合金有限公司(當時名哈爾濱鋁加工廠)生產該合金板材與擠壓材。

7A04合金的主要特點是其屈服強度Rpo.2接近抗拉強度Rm,塑性較低,對應力集中敏感,尤其是在承受震動載荷和重復靜載荷的場合,更為明顯。對零部件的設計、制造和裝配,應極力避免應力集中和長盛附加應力的因素。7A04合金不耐熱,如工作溫度高于125℃會急劇軟化。粗厚7A04合金工件短橫向(S-T)上的抗應力腐蝕開裂性能低下。

7A04合金的化學成分(質量%):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,其他雜質單個0.05,合計0.10,其余為Al。7A04合金半成品與中間產品板帶材、型材、棒材、管材的不完全退火規(guī)范(290——320)℃/(2——4)h,空冷;完全退火規(guī)范(390——430)℃/(0.5——1.5)h,以≤30℃/h的降溫速度爐冷至≤200℃,出爐空冷,也可以在(320——380)℃退火(1——2)h。工廠為了提高冶金爐的效率,往往在400℃——420℃退火2h,以30℃/h的冷卻速度冷至<150℃,出爐空冷。

該合金的固溶處理溫度465℃——475℃,室溫水中淬火,轉移時間短于25s。鋁加工廠往往根據(jù)不同產品與不同規(guī)格的產品采用針對性很強的固溶處理與時效處理規(guī)范。

7A04合金的熔煉鑄造裝備與燃料與其他鋁合金的相同,不過由于它的熔化溫度區(qū)間大,主要合金化元素密度又相差懸殊,所以熔煉時易產生偏析,鑄錠易形成裂紋、產生疏松,溶體易吸氣,鑄錠內部會形成更多的氧化夾雜物,為了減少這些缺陷,除了嚴格控制合金的成分外,還必須注意熔煉與鑄造工藝的控制。

圓錠鑄造溫度720℃——745℃,空氣圓錠鑄造溫度725℃——740℃;扁錠鑄造溫度685℃——745℃;較大規(guī)格圓錠、空心圓錠和扁錠鑄造前應鋪底,鑄造后澆口部應回火。

7A04合金主要用于制造航空器受力結構件:大梁、桁條、隔框、蒙皮、翼肋、接頭、起落架零件等??晒陌氤善酚校喊宀摹Р?、型材、排材、棒材、管材、壁板、自由鍛和模鍛件等。

該合金的缺口敏感性高和軸向拉伸疲勞強度低,應用是必須嚴格選定設計結構的形狀,選定應力集中zui低的形狀,零件截面過渡處與所有轉接部份應圓滑,避免突變和降低偏心率,所有圓角半徑應≥2mm。加工零部件時應避免劃傷、擦傷和嚴重的凹痕。

對大型半成品特別是大型復雜鍛件和型材應嚴格檢驗其橫向性能,還要進行各種必要的無損探傷,以確保缺陷在允許范圍內。7A04合金在T4狀態(tài)下的抗蝕性不合格,所以要進行人工時效,人工時效的包鋁7A04合金板材的抗蝕性與包鋁2A12合金板材的相當。擠壓制品和小截面零件的抗蝕性與未包鋁硬鋁的相當,分級時效處理的7A04合金有可靠的抗應力腐蝕開裂性能,陽極氧化和表面涂漆處理能有效地保護擠壓材不受腐蝕。

7A04-T6合金板材20℃時的正彈性模量66GN/mm2,擠壓材的為71GN/mm2,平面應變斷裂韌度Kc為50.64MN/(m3/2)。半連續(xù)鑄造7A04合金錠組 織除有α-Al固溶體、T(AlCuMgZn)相及S(Al2CuMg)相外,還有少量的Mg2Si、AlFeMnSi及Al6(FeMn)等相,固溶處理后組 織為α S相,在100℃——140℃時效后組 織為α S MgZn2 T相。

7A04合金可進行冷、熱變形。鑄錠的熱鐓粗變形率≤60%,變形材料的zui大變形率可達80%,可制造形狀復雜的鍛件,鍛造溫度380℃——430℃。對零件或半成品進行熱矯形時,模具溫度130℃±15℃,而零件本身溫度130℃±10℃或150℃±10℃,在130℃±10℃的保溫時間為10h——12h,而在150℃±10℃加熱時保溫時間為7h。

擠壓壁板的供應狀態(tài)為T6,可在此狀態(tài)下矯形,在新淬火狀態(tài)下整形則須加熱。單級時效規(guī)范為140℃/16h;在120℃/3h 160℃/3h進行雙級時效可獲得良好的綜合性能。7A04合金有良好的點焊性能與可切削性能。

文章來源于:中國有色金屬報

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