最典型的超硬铝7075合金

发布网友 发布时间：2024-10-23 21:59

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7075合金，作为航空超硬铝的典型代表，其历史与活力并存。其诞生于1944年，至今约74年，仍处于“中老年”阶段，却持续在航空航天领域扮演关键角色。这合金家族经过70余年的发展，形成了7075/7175/7475等常用合金，其中7275因性能不佳而较少使用，而7375已被淘汰。

表一展示了常用合金的化学成分，可见7175合金纯净度较高，7475更甚，杂质含量更低，以硅为例，7475的含量仅为7075的25%，这使得7475合金具备更高韧性与更好综合性能。

7075合金，属于铝-锌-镁-铜系可热处理强化的高强度变形铝合金，是超硬铝中的元老，但其性能并非最顶级，强度更大的合金可用以加工各种结构件，尤其在航空航天领域大放异彩。该合金有多种热处理状态，如T6、T73、T76、T77。T6状态材料拥有最高力学强度性能，但断裂韧性较低，易受应力腐蚀，且韧性随温度降低而下降，不适宜制造低温结构件与工件；T73材料强度最低，但断裂韧性较高，抗应力开裂性能和抗剥落腐蚀性能良好；T76材料强度高于T73，且抗应力腐蚀开裂性能更高。

7075合金的静态强度性能高于2024和2124合金，疲劳性能与之相当。其电阻焊适应性较好，长期工作温度不超过125℃。退火规范分为不完全退火和完全退火，前者在290℃~320℃保温2h~4h后空冷，后者在390~430℃保温0.5~1.5h，降至200℃空冷。固溶处理温度为460℃~490℃，厚板和挤压型材在淬火后产生大量内应力，需进行预拉伸，预拉伸量为1.5%~3%。时效制度见表二。

7075合金熔炼采用立式半连续法，熔化温度477℃~638℃，熔炼温度700℃~745℃，铸造温度690℃~710℃。小规格工件也可使用坩埚炉熔炼。合金热导率与状态相关，25℃时T6材料热导率为124W/（m·℃），T73更高。7075-T6合金比热容为796J/（kg·℃）。密度2.8g/cm3，室温下电阻率57.4nΩ·m，电导率与状态有关，T6为17.7MS/m~20.6MS/m，T73、T76为22.0MS/m~24.4MS/m。

7075合金具有强抗氧化性能，除应力腐蚀外，对一般腐蚀的耐受性能与2024合金相当。7075-T6合金对应力腐蚀开裂极为敏感，尤其是横向（ST）上的，而T73和T76材料的这种性能得到改善，T73材料抗应力腐蚀开裂能力最高，T76材料强度高，且具有高抗应力腐蚀开裂与抗剥落腐蚀能力。

7075合金供应的品种及规格多样，其组织由α-Al固溶体及第二相组成，按生成机理可分为初生金属间化合物、含铬的弥散质点及时效强化质点。初生金属间化合物尺寸较大，热处理时不溶于固溶体，使材料断裂韧性降低。含铬的弥散质点阻碍合金再结晶和晶粒长大。时效强化质点的形状和尺寸取决于时效温度，对合金性能有明显影响。

7075-O材料在180℃~370℃有良好成形性能，保温时间应大于2h。7075-W合金成形性能与2024-W合金相当，在室温下，淬火后停放时间＜30min具有最佳成形性能，此性能可保持4h。加热至150℃~220℃可显著提高7075-T6合金的成形性能。

7075合金厚板及矩形棒材的断裂韧性较高，熔焊适应性不如2024合金。热处理工艺按GJB1694执行，固溶处理保温时间至少25min，人工时效在固溶处理后4h或48h后的任意时间内进行。7075合金表面处理与其他铝合金相同，热处理状态下有良好切削与磨削性能。