热处理规范

7050

7050主要热处理状态有T6、T73、T76、T74

热处理提高7×××系强韧化的发展

传统超高强铝合金的研制方向基本上是：高强度、低韧性→高强韧性→高强韧性、高耐蚀; 随之开发的热处理状态是：T6→T73→T76→T74→T77( 和TMT)，在合金开发方面的发展特点是越来越趋于合理的高合金化，低Fe、Si 等杂质含量控制，微合金化元素选择和添加量越来越科学，最终达到提高或保持强度的同时保持或显著改善合金的抗腐蚀性能和断裂韧性。20世纪60年代前，常采用峰值时效T6，来达到最高强度，但此状态下合金中主要强化相是GP 区和一定数量的η'相，晶界的析出物为链状连续状，具有较高的应力腐蚀敏感性和较低的断裂韧性。为解决腐蚀问题，1961年Alcoa公司开发了T73双级时效制度，使晶界上的η'和η相质点聚集，连续析出相被无析出带分隔而呈断续链状分布，减小应力腐蚀和剥落腐蚀敏感性，提高了断裂韧性；同时晶内的质点发生粗化，在提高抗应力腐蚀能力的同时牺牲了10% ～15%的强度。为了提高材料的抗腐蚀性能，又开发了T76制度，此制度的时效程度比T73 的轻；为了兼顾强度和抗应力腐蚀能力，开发了时效程度介于T76 与

T73 之间的T74 制度，保证强度损失不大的情况下得到较好的抗应力腐蚀性能。为了解决强度与抗应力腐蚀能力之间的矛盾，1974 年，以色列飞机公司的Cina 首次提RRA处理工艺，此工艺是在峰值时效后加一短时的高温回归处理，使晶内强化相重溶，晶界析出相聚集粗化而不再连续，随后再次进行峰值时效，使7×××系铝合金在基本保持T6状态强度的同时获得接近T73 状态的抗腐蚀能力和韧性。1989 年Alcoa 公司以T77 为名注册了第一个RRA 处理工艺规范。解决强度与应力腐蚀性能之间矛盾的另一种方法是形变热处理TMT，可以得到最佳的强度和抗应力腐蚀性能组合状态，但此方法要求附加变形，且要求严格控制热处理温度和变形程度，尚难以在工业化生产中实现。

图 1 时效制度之间的对比

( 4) 开发和应用新的热处理工艺及技术，提高超高强铝合金的综合性能。研究和采用高温均匀化退火( 在过烧温度以上)工艺，此工艺是先进行常规温度处理后升温至更高温度保温一定时间的均匀化处理，其目的是使残留非平衡相和时效强化相最大限度地均匀地固溶到基体中，保证固溶处理后固溶体的浓度，从而提高时效强化效果。研究和采用铸锭阶段均匀化退火工艺，即先常规温度处理后继续在较低温度处理( 也有研究认为先低温度处理后再常规温度处理) ，目的是控制对再结晶有显著抑制作用的过渡族元素的析出状态，提高合金亚结构强化效果，同时提高合金的断裂韧性、抗应力腐蚀性能和降低材料的各向异性。研究和采用多级淬火工艺，此工艺分为两种。一是两次同温度淬火工艺，这种工艺主要应用在因“高纯”而加速淬火再结晶以及在淬火时容易产生粗大再结晶组织的超高强铝合金上。如用两次470 ℃/10 min 固溶淬火替代470 ℃/20 min 一次固溶淬火工艺，这种工艺由于每次固溶保温时间短，不会引起晶粒和MnAl6、CrAl7化合物变大，保持了强度、塑性和耐蚀性的最佳组合。二是分级淬火工艺，这种工艺主要是用于合金存在多种残留非平衡相或析出相，利用分级提高固溶淬火温度而使残留非平衡相和时效强化相最大限度地固溶到基体中，从而提高时效强化效果。研究和采用RRA处理工艺和多级时效工艺。目前，超高强铝合金最新的时效处理是含Zr 铝合金的T77 状态，科研人员为了获得T77 状态的组织和性能，主要研究途径有: ( 1) 采用RRA处理; ( 2) 特殊的三级时效; ( 3) 最终形变热处理( FT-MT) ; ( 4) 严格控制参数的高温+低温双级时效。研究和开发积分模拟时效处理技术。此外，许多新开发的热处理技术在充分发挥合金的各种特性上起着非常重要的作用，如CAL 在线连续热处理法、板材喷淋式快速冷却法、感应式快速加热法等。

7050-T73 7050-T76 7050-T74

经T76处理后，部分晶界呈链式点状分布，仍是不完全再结晶组织，枝晶内有部分ŋ’相脱溶并集聚长大。T73处理后，全部晶界呈不连续点状，枝晶内的ŋ’ 相质点与晶界的ŋ’相一样，均明显长大，这是合金抗拉强度降低的主要原因。在T6状态下，基体组织是由少量GP区和大量ŋ’相组成，由于晶内析出相尺寸小且高度弥散，使合金的抗拉强度提高。在晶界或无析出带内部，晶间析出相呈连续性链条状，因而合金的抗应力腐蚀性能较差。由于析出相与基体处于共格或半共格，应变能较大，从而电导率很低。在T76、T73状态下，基体的组织分别由ŋ’相、少量ŋ’相和大量ŋ相组成。晶内析出相随二级时效温度升高或二级时效保温时间延长而逐渐增大，弥散度逐渐减小。在晶界或无析出带内，晶间析出相随之逐渐增大，质点间距逐渐变宽，因而抗拉应力腐蚀性能提高。由于基体组织的变化，应变能逐渐降低，使电导率也相应提高。其机体结构部件是由厚板、锻件等厚壁材料经机械加工制成，因此必须考虑短横向上的断裂韧性。影响合金材料断裂韧性最大的因素是合金中的不溶性化合物等第二相，通常7×××系合金的断裂韧性KIC随着弥散相数量的减少而提高，

时效制度的选择

1)如果单纯要求合金的强度，则应采用单级时效制度，即人工时效温度(T2)低于均质成核临界温度。主要强化相是GP区和一少部分过渡相，有利于提高强度，但对抗应力腐蚀性能不利。

2)如果要求具有良好的抗应力腐蚀性能，则应采用双级过时效制度T73。这种制度是在人工时效以前先在较低温度下进行预时效，得到需要的晶核密度和分布状态，然后再进行正规的人工时效，借以控制晶间析出相的尺寸、无析出带的宽度和基体的性质及弥散度，从而改善合金的抗应力腐蚀性能。

3)如果要求提高抗剥落腐蚀性能，则采用T76过时效制度。这种制度与T73相比，即过时效的程度轻微一些，或者保温时间短一些，或者时效温度低一些。

4)为了使强度接近于T6状态，抗应力腐蚀性能介于T76和T73之间，近几年来美国广泛采用T74双级过时效制度。T74处理主要用于锻件和厚板。采用T74处理的合金有7010、7050、7075、7175等。T74处理的程度比T73轻一些，比T76重一些。这种双级时效制度为：121℃×24小时+177℃×12小时。T74处理与T73相比适当降低T2温度或缩短保温时间，以便得到有利于提高强度的晶内组织和有利于改善抗应力腐蚀性能的晶间结