蔺亚强
（陕理工材料科学与工程学院金属材料工程专业071班，陕西汉中723003）
水过滤板
指导教师：孛海娃
[摘要]：7075铝合金是可热处理合金，具有良好的机械性能。本文在箱式热处理炉中对7075铝合金进行了固溶处理和强化固溶处理以及人工时效处理。对处理后的合金进行金相显微观察分析其组织状态，进行硬度测试以测定其力学性能。结果表明：通过465℃加热保温30min，再升温到475℃保温30min的强化固溶处理，可大大减少第二相的尺寸和数量，晶粒更细小、强度更高、分布更均匀。因而对该合金的理论研究与实际生产起到一定的理论指导意义。 [关键词]：强化固溶；7075铝合金；组织和性能
密钥索引Influence of Strengthened Solution on Microstructures of
7075 Aluminum Alloy
Lin Yaqiang
（Grade07,Class1, Major metallic materials engineering, School of materials science and engineering, Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003，Shaanxi）
Tutor: Bo Haiwa
Abstract:7075 aluminum alloy is a heat treatable alloy with good mechanical properties. In this paper, solution treatment and enhanced solution treatment as well as artificial aging were used to 7075 aluminum alloy in box heat-treatment furnace. Then microscopy was used to observe microstructure, and hardness test to mechanical properties. The results show that, after the enhanced solution treatment of 465℃/30min+475℃/30min, the number and size of second-phase particles was decreased hardly, grain’ size of alloy was finer, hardness higher, and distribution more distributed. It was significant to theoretical research and practical production to the alloy.
Key words:7075 aluminum Alloy; strengthened solution; Microstructures and Properties
目录
android智能电视中文摘要
Abstract
1 综述 (1)
1.17075铝合金的简介 (1)
1.2固溶处理的基本概念 (2)
定时药盒1.3强化固溶处理的基本概念 (3)
1.4时效处理的基本概念 (3)
1.5研究的目的和意义 (5)
2试验方案 (5)
2.1设备 (5)
2.2材料 (5)
2.3试验内容 (5)制作纪念章
2.3.1固溶处理 (6)
2.3.2强化固溶处理 (6)
2.3.3时效处理 (6)
2.4试样的制取 (6)
2.5金相组织的观察 (7)
2.6力学性能的检测 (7)
3 结果与讨论 (7)
3.1组织性能分析 (7)
3.2力学性能分析 (9)
3.3讨论 (10)
4结论 (11)
参考文献 (12)
致谢 (13)
1 综述
1.1 7075铝合金的简介
随着航空、航天等领域的高速发展，对高性能铝合金提出了越来越高的要求，国外通过改变合金的化学成分和提高合金纯度，采用先进的加工技术, 以及新的热处理规范等发展了一批高强、高韧和低密度的高性能铝合金[1]。国内外在热处理的工艺改进上大多集中在时效研究上，而对铸锭均匀化和变形组织的固溶处理均未进行深入的研究，主要是担心共晶复熔(过烧)或变形再结晶组织粗大。通常在合金铸锭中存在粗大第二相和晶界非平衡共晶相，这些粗大的化合物在均匀化、变形加工及固溶处理中具有遗传效应，影响合金最终性能。传统的铸锭均匀化温度和变形组织固溶温度均远低于非平衡低熔共晶点，粗大化合物相的溶解不可能彻底，并部分保留至合金最终组织中，对合金性能带来不利的影响。研究表明，通过选择合理的固溶保温时间，可使粗大化合物相的固溶度提高，合金的性能也能得到明显改善。如何选择更合理、更科学的均匀化和固溶处理工艺，以减少或消除粗大化合物相带来的不利影响，将是提高合金性能的一个重要途径[2]。
7075铝合金是一种冷处理锻压合金，主要用于航天航空工业、吹塑（瓶）模、超声波塑焊模具、高儿夫球头、鞋模、纸塑模、发泡成型模、脱腊模、范本、夹具、机械设备、模具加工以及于制作高端铝
合金自行车车架等[3]。
7075铝合金强度高，远胜于软钢。是商用最强力合金之一。具有普通的抗腐蚀性能、良好机械性能及阳极反应。细小晶粒可以使得深度钻孔性能更好，工具耐磨性增强，螺纹滚制更与众不同[4]。特点有：①.高强度可热处理合金；②.良好机械性能；③.可使用性好；④.易于加工，耐磨性好；⑤.抗腐蚀性能、抗氧化性好。
多功能锤子
其化学成分和力学性能分别见表1.1和表1.2。
表1.1 7075铝合金的化学成分
元素Si Fe Mg Mn Cu Zn Ti Cr Al
含量0.40 0.50 2.5 0.30 1.8 5.8 0.20 0.24 余量
表1.2 7075铝合金的力学性能
力学性能强度σb硬度密度弹性模量 E 伸长应力伸长率δ值≥560MP150HB 2.81g/cm371Gpa ≥495≥6
国外研究现状：
7xxx系高强铝合金的发展可以追溯到20世纪20年代，德国科学家SanderW和MeissnerKL发现Al-Zn-Mg合金经淬火、时效后具有很高的强度。以此为基础，发展出了后来的7xxx系铝合金。1943年美国开发出了可实际应用的7075合金，并第一次应用于B- 29型轰炸机上，曾给飞机结构和性能带来了革命性变化，同时也为超高强铝合金的飞速发展奠定了基础。1968年，在7001合金的基础上，通过降低Cu和Cr的含量，增大Zn/Mg比值等手段来提高韧性和抗应力腐蚀性能，研制出7049合金。1969年开发成功7xxx系中断裂韧性最高的7475合金，该合金除了成分差别外，加工工艺也有所改变，通过调整晶粒度、均匀性、E相(Al12Mg2Cr2) 的尺寸和质点间距，使其韧性得到改善。1971年，以7075合金为基础，通过增加Zn和Cu含量、调整Cu/Mg比值来提高强度，并添加Zr代替Cr克服淬火敏感性和调整晶粒尺寸，美国开发出了强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能较高的7050合金和7150合金。20世纪80年代，美国铝业公司在7105的基础上，进一步降低Fe，Si，Mn 等杂质元素的含量，提高Zn/Mg比值，耗资数十亿美元研制成功了号称王牌铝合金的7055合金，并于1933年申请专利。7055-T77等热处理状态的制品强度比7150-T6状态高10％以上，比T7075-T6状态高25％以上，使其在保证材料具有高强度的同时又具有优良的综合性能，目前7055-T7已用于波音777客机的上翼蒙皮、机翼桁条。
随着快速凝固/粉末冶金(RS/PM)制备技术的发展，快凝技术逐渐被引入高强铝合金的研究。80年代，美国Alcoa公司采用传统RS／PM制备方法，研制出了PM／7090，PM／7091，CW67等合金，其强度相当于IM／7075—T6，耐腐蚀性相当于IM／7075—73。1992年，日本住友轻金属公司采用真空平
流制粉、后续真空压实烧结工艺，在实验室制备出σb达700 MPa以上的超高强铝合金，将铝合金的强度性能指标推向了极高的水平。但是，由于传统RS／PM工艺难以制备大尺寸材料和生产成本高昂，再加上合金中锌含量很高，导致粉末烧结困难，难以制备成块状材料，因此采用传统RS／PM工艺生产的超高强铝合金并未得到实际应用。
90年代初期，随着以喷射成形技术为代表的新一代RS／PM工艺走向大规模实用化，使规模生产实用超高强铝合金材料变为现实。到20世纪90年代末，美国、英国、日本等工业发达国家均利用先进的喷射成形技术开发出了含锌量8％以上( 最高达14％)σb为760-810Mpa，δ为8％～l3％的新一代超高强铝合金，用于制造交通运输领域的结构件及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件。目前，上述PM/7xxx系合金还未投入批量使用。PM／7090及PM／7091在实用实验阶段代替7175合金和7075合金做B757飞机主起落架中的部件，减重达l5％～19％。PM／CW67现已进入开发的最终阶段，其制成的前缘襟翼和前部大梁已进行了飞行试验。
综上所述，国外超高强铝合金研制基本上是沿着高强度、低韧性—高强度、高韧性—高强度、高韧性、耐腐蚀方向发展；随之的热处理状态开发则是沿着T6→T73→T76→T736(T74)→T77方向进展；在合金设计方面的特点是合金化程度越来越高，Fe和Si等杂质含量越来越低，微量过渡族元素添加越来越合理，最终在大幅度提高强度的同时保证合金具有优良的综合性能[5]。
国内研究现状：
国内超高强铝合金的研究开发起步较晚。我国航空工业和其他国防工业大量应用的高强度铝合金主要仍为类似于B95和7075合金的LC4及LC9；对7050等高强度铝合金进行研究，大多仍着眼于提高合金的韧性及抗腐蚀性能，而它们的强度则大多仍维持在7075、T6的水平上，甚至还有不同程度的降低。为了进一步提高合金强度，充分发挥高强度合金的减重潜力，20世纪80年代初，东北轻合金有限责任公司和北京航空材料研究所开始研制A1-Zn–Mg-Cu系高强高韧铝合金。目前在普通7xxx系铝合金的生产和应用方面已进入到实用化阶段，合金主要包括7075、7175等，其产品用于各种航空航天器的结构件。20世纪90年代中期，北京航空材料研究所采用常规半连续铸造法试制成功7A55超高强铝合金及强度更高的7A60合金，东北轻合金有限责任公司近来采用传统方式成功生产出轧制板材用7055方铸锭。近年来，在国家攻关和863高技术项目的支持下，北京有金属研究总院和东北轻合金有限责任公司开展了仿俄罗斯B96u合金成分的超高强7xxx系铝合金以及具有更高锌含量的喷射成形超高强铝合金的研制开发工作，分别采用喷射沉积和半连续铸造工艺，制成了各种尺寸的(模) 锻件、棒材及无缝管材等，合金的抗拉强度已分别达到800～830MPa和630～650Mpa，延伸率分别达到8％～10％和4％～7％，基本上达到了国外90年代中期的水平。同时，东北大学等单位进行了低频电磁半连续铸造高合金化超高强铝合金的研究工作，目前已开发出具有自己独立知识产权的低频电磁半连续铸造技术[6]。
1.2固溶处理的基本概念
⑴定义将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
⑵目的主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。
⑶适用多种特殊钢，高温合金，特殊性能合金，有金属。
尤其适用 1.热处理后须要再加工的零件。
2.消除成形工序间的冷作硬化。
3.焊接后工件。
⑷原理固溶处理是为了溶解基体内碳化物γ′相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ′等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能。固溶处理的
