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7075铝合金是铝合金行业当中的“常青树”至今73岁了
文章来源: 添加时间:2016-5-17 19:23:04

    7075型合金

    7075型合金是美国铝业公司为第二次世界大战飞机研制的,用于制造大型轰炸机与战斗机,1944年定型,1954年7月以前的牌号为75S,1954年7月在美国铝业协会注册,改为统一四位数字牌号7075。在美国研究75S合金的同时,日本与苏联也同时在研究此类合金,于1945年及1946年分别研制成功有实用价值的此类铝合金,它们是A1-Zn-Mg-Cu系合金,由于它们的强度比A1-Cu-Mg系硬铝的还大,所以被称为超硬铝,直到当下它仍是强度性能最大的一类变形铝合金,并是用量最多的航空航天铝合金之一,与2024型合金并列为两大航空航天铝合金,例如C919飞机的前机身长衔、旅客观察窗框、中机身长衔、龙骨梁缘条、龙骨梁腹板、地板转折梁、中后机身长衔与货舱门框、机头长衔和缘条、舱门框等都是用不同7075合金材料制造的,可以说没有7075型铝合金的支撑就造不出如此高颜值与更轻巧、更舒适、速度快的大型客机。该机可于今年首飞。

    7075型合金的成分

经过72年的发展与壮大,至2015年1月在美国铝业协会公司(AA)注册的7075型合金已有3个常用合金(7075, 7175, 7475); 7275合金被划为非常用合金,因为每个的销量甚少,而7375合金则被淘汰。常用合金的成分列于表1,由表中所列数据可见,合金的成分在向着纯度高的方向发展,即合金的主成分(Zn, Cu, Mg, Cr)含量基本保持不变,而杂质(Si, Fe,  Ti等)含量越来越低,因而合金的常规性能在保持没有多大变化的情况下,合金的疲劳强度、断裂韧性、损伤容限性能等则随着杂质的下降而有所上升。

    这三个合金都是美国铝业公司研发的,7175与7475合金由于杂质含量低,因而原材料价格略高一点,熔炼与净化处理也复杂一些,所以价格也高一些。特造手机机身用原型合金7075就可以,完全能满足新型智能手机换代提升要求。iphone 6采用的是6xxx系合金,对iphone 6S与iphone 6S plus来说,7075合金是最好不过的搭挡了。

    7075型合金为热处理可强化的合金,起主要强化作用的元素为Zn与 Mg }  Cu也有一定的强化作用,但其主要任务是提高材料的抗应力腐蚀开裂能力。

    Zn和Mg:主要强化元素,可形成n }MgZn2)和T相(A12Mg2Zn3},它们在A1中有相当大的固溶度,且随温度升降而剧烈变化,MgZn:在铝中的最大固溶度为28%,在室温时降低到4%}5%,有很强的时效强化效果,Zn, Mg含量的增加可使强度、硬度大大升高,但会使塑性、抗应力腐蚀性能和断裂韧性下降。

    Cu:当Zn/Mg比值>2.2,且Cu含量大于Mg含量时,Cu可与Al, Mg形成强化相S而提高合金的强度,而当Zn/Mg比值<2.2,则几乎不形成S相。Cu降低晶界与晶内电位差,还可以改变沉淀相结构和细化晶界沉淀相,可抑制沿晶开裂趋势,因而可改进合金抗应力腐蚀开裂能力。然而当Cu含量>3%后,合金抗应力腐蚀的能力反而下降。Cu提高合金过饱和程度,加速合金在100 0C一 200℃的人工时效过程,扩大GP区的稳定范围,提高抗拉强度、塑性和疲劳强度。

    Mn和Cr:添加少量Mn和Cr等对7075型合金组织和性能有明显影响,它们可在铸锭均匀退火时产生弥散的化合物,阻止位错及晶界迁移,从而提高再结晶温度,有效地阻止晶粒长大,细化晶粒,在保证材料在热加工及热处理后处于非再结晶或部分再结晶状态,在提高强度的同时使材料具有更好的抗应力腐蚀能力。在提高抗应力腐蚀能力方面,Cr的作用比Mn更胜一筹,加0.45 % Cr时合金抗应力腐蚀开裂寿命比含同等Mn合金长几十倍至上百倍。

    Zr:最近的发展趋势是用Zr取代Mn和Cr,因为Zr可大大提高合金的再结晶温度,无论是热变形还是冷加工的材料在热处理后均为非再结晶组织,Zr还可提高合金的淬透性、可焊性、断裂韧性、抗应力腐蚀开裂能力等,是A1-Zn-Mg-Cu系合金中很有效的微量合金化元素。

    Ti:细化合金铸态晶粒,提高合金再结晶温度。

    Fe和Si:在所有不含Fe和/或Si的合金中,它们都是不可避免的有害杂质,来自原材料以及熔炼、铸造过程中使用的工具和设备。这两个杂质主要以硬而脆的化合物A13Fe和游离的Si形式存在,它们还可与Mn, Cr形成(FeMn) A16,  CFeMn) Si2A15, A1 CFeMnCr)等粗大化合物。A13Fe有细化晶粒作用,但对抗蚀性不利,随着不溶相量的增加,它们的体积百分数也在增加,这些不溶相在加工变形时被破碎并被拉长,出现带状组织,沿变形方向呈直线状排列,由短的互不相连的条状组成。由于杂质颗粒分布于晶粒内部与晶界上,塑性变形时会在部分颗粒一基体边界上产生孔隙,萌生微细裂纹,成为宏观裂纹的发源地,同时它也促使裂纹的过早发展。同时它对疲劳裂纹的成长速度也有较大影响,在破坏时具有一定的减少局部塑性变形能力。因为Fe, Si化合物在室温下很难溶解,起缺口作用,容易成为裂纹源而使材料断裂,对材料伸长率及断裂韧性非常不利。因此,在设计新型7xxx系合金时,对Fe, Si含量控制较严,除采用纯的原材料外,在熔炼铸造过程中应采取对应措施,严防它们混入合金熔体中。