7A04鋁合金時效析出及性能分析

趙輝 韓月嬌

摘 要：對7A04鋁合金460℃固溶后進行水冷和水冷+深冷不同淬火方式，并在120℃時效對試樣進行了金相組織分析、硬度測試及DTA分析。硬度測試結果為水冷+深冷>水冷，DTA與金相組織分析結果為水冷+深冷的析出溫度區間大，析出物含有較多主要強化相η相，同時也含有S、T相，水冷的析出物析出溫度區間較小，析出物含有較多主要強化相η相和少量S、T相。

關鍵詞：7系鋁合金 時效處理 DTA分析 硬度

中圖分類號：TG13 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0092-027系鋁合金為Al-Zn-Mg-Cu，具有比強度高、易于加工成型等方面的突出優勢，廣泛應用于航天及汽車領域里汽車、飛機等的受力結構件[1-4]。7系鋁合金是一種可熱處理的鋁合金，主要是以析出沉淀相來強化，因此時效處理是提高這類材料的一種主要的強化方式。近年來，隨著航空工業的快速發展，對7系鋁合金的硬度、強度、韌性和抗應力腐性能提出了更高的要求。為了達到這些性能要求，國內外很多學者做了大量的工作[5-6]。

以7A04為研究對象，研究不同冷卻方式對其組織性能及析出的影響。

1 試驗方法

本試驗使用7A04鋁合金棒材，其化學成分如表1所示。

1.1 熱處理工藝

本試驗使用7A04鋁合金棒材，采用熱處理工藝。

工藝1：460℃固溶100min+水冷+120℃時效處理18h。

工藝2：460℃固溶100min+水冷、深冷+120℃時效處理18h。

1.2 試驗方法

組織觀察采用金相顯微鏡，硬度測試使用布氏硬度計，DTA測試采用ZCR-B型差熱分析儀。

2 試驗結果及分析

2.1 組織分析

經過水冷以及水冷+深冷處理后，冷卻速度較快，晶粒細小，晶界長度大，同時都有大量的析出物出現，且經過深冷處理后的析出物更多，晶界以及析出物的存在阻礙位錯的運動，進而提升鋁合金的強度，因此兩種處理方式均對7A04鋁合金有細晶強化和第二相粒子強化作用，提升鋁合金的硬度以及強度。

2.2 硬度結果分析

7A04鋁合金硬度為130HB左右，經過水冷和水冷+深冷后的硬度分別為187HB和190.5HB，從結果中可以看出（見表2），兩種工藝均提高了7A04鋁合金的硬度，且兩工藝相差不大，但金相組織中看出經過深冷處理后的析出物更多，因此可以判斷出，水冷處理后產生的析主要出物為主要強化項η相，含有少量S、T相，深冷處理的主要析出物為次要強化項S、T相。為驗證此結果，又單獨進行了工藝460℃固溶100min+深冷+120℃時效處理18h的硬度測試，硬度結果為155HB，強化作用較小，說明其析出相主要為S、T相，證實了此規律。

2.3 DTA結果分析

從結果中得出，水冷處理后的7A04鋁合金的連續溶解析出區間為60℃～70℃和200℃～220℃，水冷+深冷處理后的7A04鋁合金的連續溶解析出區間為55℃～70℃、200℃～210℃和225～265℃，而水冷處理后的大部分析出相為主要強化相，深冷處理后的大部分析出相為次要強化項，因此可得出：60℃～70℃為主要強化相的析出溫度，200℃～260℃為次要強化相的析出溫度。

3 結論

（1）工藝1和工藝2對7A04均有較好的強化作用，提高了7A04鋁合金的硬度。

（2）工藝1處理后析出物為η和少量S、T相，工藝2處理后的析出物為水冷處理時析出的η相和少量S、T已經深冷處理時此處的S、T相。

（3）60℃～70℃為主要強化相的析出溫度，200℃～260℃為次要強化相的析出溫度。

參考文獻

[1] 尚勇，張立武.高強鋁合金的熱處理技術[J].上海有色金屬，2005，2（26）：98-102.

[2] 曾渝，尹志民，潘青林，等.超強鋁合金的研究現狀及發展趨勢[J].中南工業大學學報，2002，6（33）：592-596.

[3] 李海，鄭子樵，王芝秀.過時效-重固溶-再時效處理對7055鋁合金組織與性能的影響[J].材料熱處理學報，2004，3（25）：57-61.

[4] PARK JK，ARDELL AJ.Microstructure of the commercial 7075 Al alloy in the T651 and T7 tempers[J].Metalluigical Transaction A， 1983（14）：1957-1965.

[5] SRIV ATSANT S.Miscrostructure，tensile properties and fracture behavior of aluminium alloy 7150[J].Journal of Materials Science，1992（27）：4772-4781.

[6] BERG LK，GJONNES J，HANSEN V.GP-zone in Al-Zn-Mg alloys and their role in airtificial aging[J].Acta.Matre，2001（49）：3443-3451.