7075铝棒时效加硬工艺控制

7075铝棒材因其密度小、强度高、加工性和焊接性能好等优点，被广泛应用于航空、轨道交通、建筑、桥梁、工兵装备等领域。在7075铝棒材的工业化应用中，普遍存在着降低应力腐蚀敏感性而牺牲强度的问题，而时效是决定铝合金力学性能的关键工序，通过优化时效工艺，可以有效地提高合金的强度、韧性和耐蚀性。

1、7075铝棒时效强化原理

金属材料的强化途径主要有二相强化、细晶强化、加工硬化和固溶强化。对于可热处理时效强化的二二合金，时效过程对合金的微观组织和性能有重要影响。时效性是将浮火后的铝合金放置在室温条件(自然时效)或加热条件下，分解过饱和的基体，分解港质原子聚集区(GP区)和沉淀相(沉淀相)的过程。在7075铝棒中，一般认为合金沉淀相的沉淀序列为:SSSS(supersaturatedsolution、过饱和固溶体)一个GP区一个ri‘(Mgzn，)(过渡相)一个A(平衡相)。如果Zn:Mg较低，有些铝合金会出现T相(AIXg,Zn):T相铝合金在时效过程中沉淀序列可以表示为:SSSS-GP区一个T(半共格)-GP区一个A(平衡相)。如果Zn:Mg较低，则在典型的时效性较低的时效性较低。

2、影响时效的因素

为了研究铝合金时效过程的性能演变，通常通过合金时效一硬度曲线来表示合金性能随时效时间的变化。合金在时效过程中一般经历时效不足、时效不足、时效不足的阶段，时效不足的阶段是合金硬度(强度)逐渐上升的过程，这个阶段合金组织的GP区域和过渡相砰的数量逐渐增加。峰时效是合金达到硬度最大的点，合金的微观组织是高密度分散的GP区域和可相。时效过程中合金硬度逐渐降低，组织中的可相尺寸逐渐增大变粗，同时可向粗平衡相n变化。部分，~合金也会出现双峰时效现象，如宋仁国[31在研究7075铝棒时发现双峰时效现象，第一个峰值对应的显微组织GP区随着GP区部分溶解强度降低，然后随可相数量逐渐增加，形成第二个峰值。为了影响7075铝棒时效过程的因素。

3、固溶处理

7075铝棒的固溶处理(淬火)是将2n、蝇等溶质原子均匀地洛入铝基体，以获得过饱和的固溶体为后续时效作准。淬火温度越高，同时冷却速度越快，淬火后合金的过饱和度越大，越有利于合金在后续时效过程中的沉淀和沉淀，可以显著提高合金的力学性能。但是，过高的淬火温度容易使铝合金颗粒变粗，可能会发生过热。过快的淬火和冷却强度会导致合金因冷却不均而变形。为此，应加强对7xx铝合金TTP曲线中淬火敏感区间的研究，以设计合理的淬火工艺，并使用相应的精密在线淬火技术来提高合金的性能。为了满足部分铝合金产品的特殊要求，部分淬火敏感性高的铝合金产品需要离线固溶处理。此外，汪明朴等闭研究指出，所有使过饱和空位浓度增加的工艺因素都能加，使合金的时效硬化速度更快：如7005年度更快，更快，更快，更快。

4、预变形

7075铝棒产品在时效前会进行预拉伸，以减少淬火过程中产生的残余应力和变形。时效前冷变形会缩短到达硬度峰值的时间，同时会降低7xxx系铝合金的强度。这是因为72xx系铝合金GP区对合金强化有重要贡献。GP区的形成必须依靠空位和溶质原子的迁移，预变形会提高合金中的位错密度，使空位逃离错位，空位数量的减少使得GP区难以形成。同时，铝合金中粗大的平衡建议很容易在错位形成核，进一步降低了合金的强度。韩念梅等人研究了0%、2.3%和3.1%的7050合金，结果表明随着变形程度的增加，强度降低，塑性和断裂韧性提高。为了提高合金的强度，研究人又开发了FTMT工艺。该工艺是在合金时效一段时间后进行变形，然后可以有效地提高合金的强度和耐腐蚀性。

5、时效温度

时效温度对合金沉淀的沉淀影响很大。在不同的时效温度下，沉淀相的临界核尺寸、类型和聚集生长速度是不同的。当时效温度较低时，合金沉淀速度较快，合金时效强化效果明显。后期沉淀相的沉淀和生长缓慢。低温时效可以达到更高的强度，但需要更长的时间才能达到峰时效。随着温度的升高，溶质原子的扩散系数增加，沉淀和沉淀的速度增加，高温更有利于过渡相11‘和平衡相n的形成。当合金的时效温度逐渐升高时，合金到达峰值硬度的时间缩短，但峰值硬度会相应降低，图2为765合金的时效硬度曲线。7xxx铝合金在自然时效过程中，合金电导率随着自然时效时间的延长而逐渐降低，合金的强度最终趋于稳定，而在人工时效过程中，由于沉淀时效性较高，因此选择了不同的时效硬度曲线。

6、时效工艺

7075铝棒时效工艺包括单级时效(T5、Tfi)、双级时效Mx)、RRA回归再时效)，其中Tfi(或T5)强度高，T7x耐腐蚀性好，RRA回归再时效、非等温时效综合性能图3是铝合金常用时效工艺体系示意图。

6.1单级时效(T5,T6)

固溶淬火后在一定温度下等温时效，其中TS态为高温加工成型冷却后的人工时效工艺，T6态为固溶处理后的人工时效工艺。单级峰时效能使合金具有较高的强度。二合金最早的热处理系统就是采月这种方法，但是由于显微组织中晶界析出连续，所以合金的耐腐蚀性一般。

6.2双级时效[TX7]

为了克服7075铝棒对应力腐蚀裂纹(5CC)和剥落腐蚀的敏感性，高强度铝合金在生产中经常进行双级时效(也称为阶段时效)。该过程涉及温度变化:第一阶段一阶段是低温时效的核心阶段，形成细小的GP区和n‘相为终时效的析出相提供核心；第二阶段是高温时效的稳定阶段，晶体为大尺寸的n相，晶体为不连续的粗q相，耐腐蚀性提高，但合金强度比Tfi下降10%-15%。该工艺是在牺牲强度的情况下提高耐腐蚀门。为了降低剥落腐蚀的敏感性，人们先后开发了T73和T76工艺。为了减少强度损失，使耐腐蚀性介于T73和T76，又开发了T74(T736)态热处理系统。近年来，针对7056和7449合金的中高厚度结构件，研究者开发了轻微过时效的T79态工艺。