应力对7050铝合金时效成形组织和性能的影响.pdf

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1、第33卷第2期航空材料学报V01．33．NO．22013年4月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSApril2013应力对7050铝合金时效成形组织和性能的影响李超，戴圣龙，张坤，汝继刚(北京航空材料研究院，北京100095)摘要：采用显微硬度、透射电子显微镜等手段，研究了应力时效对预时效态7050铝合金时效析出行为与硬度的影响，并通过与无应力时效进行对比揭示了外加应力对预时效态7050铝合金时效硬化的作用机制。研究结果表明：与无应力时效相比，外加应力可加速7050铝合金时效硬化速率，减小峰值硬度和缩短欠时效时间，同时外加应力能促进7050铝合金析出相的析出和长大。此

2、外，TEM观察表明：应力时效过程中合金性能的变化与其微观组织的演变密切相关；应力时效初期，相的析出使硬度上升并达到峰值；随后，相转变成11相以及相粗化引起硬度单调下降。关键词：7050铝合金；应力时效；时效成形；微观组织doi：i0．3969／j．issn．1005—5053．2013．2．004中图分类号：TGI46．21文献标识码：A文章编号：1005．5053(2013)O2—0019-05新型航空器的设计对飞机的安全性、长寿命和索性研究，有集中在A1．Cu系合金的应力时效研高效率等提出更高的要求，而大量采用高强铝合金究，也有针对6156铝合金的蠕变时效研整体壁板将是满足上述要求的重要

3、技术途径之究，但对7xxx系高强铝合金应力时效的研究报一。整体壁板零件所具有的带筋条和型面折弯道则少之又少，而7xxx系高强铝合金在机翼整体壁等特征，使成形难度和成形质量问题日益突出，而时板上又具有广阔的应用潜力，基础研究与实际需求效成形工艺是解决复杂整体壁板成形质量和提高使差距较大，因此，本工作针对7050厚板，从热力学、用寿命的有效工艺途径’，时效成形的本质是实析出动力学角度研究在时效成形过程应力对材料微现零件外形和性能的协同控制，它利用金属的蠕变结构演变及力学性能的影响，探讨其作用机理。特性将成形与时效同步进行，在完成零件成形的同时又改善零件的性能，有效克服了传统成形工艺于1实验设计制

4、造大型构件的困难，可以更好地成形具有大曲率复杂外形的整体壁板类零件，并且很好地契合了壁实验材料选用7050铝合金预拉伸厚板，其实际板类构件低应力、小变形、长寿命、高效率的设计要的化学成分(质量分数／％)为：Zn6．06，Mg2．20，求，同时该方法具有生产成本低、生产周期短、成形Cu2．12，Zr0．11，Fe0．08，Si0．04，余量为A1，状态后零件抗疲劳性能好等优点，从而迅速成为整体壁为预时效态。材料的力学性能：=475MPa，=板类零件的首选成形工艺。605MPa，6=14．4％。应力时效(也称作蠕变试验)时效成形的理论和实验研究开始于20世纪80在热环境电子万能试验机上进行，变形

5、沿L方向。年代中期，经过几十年的研究和探索，该工艺方法已透射电镜试样经机械减薄至80Ixm后，在25％的甲经得到了长足的发展。。。在蠕变变形的研究方醇酒精溶液中进行双喷减薄。在PHPILIPSEM400面，2004年K．C．Ho，J．Lin等人基于“蠕变损伤统透射电镜上观察试样的显微组织。采用HD一一理论”提出的本构模型最具代表性，它实现了对1000TM硬度仪测量试样的显微硬度。蠕变变形的高精度预测；而在蠕变过程中显微组织170oC／300MPa进行应力时效时的蠕变曲线如演变以及性能的变化研究方面，一些学者开展了探图1所示。当时效时间达到8h时，曲线基本进入蠕变的第三阶段。对于时效成形工艺而

6、言，其成形过收稿日期：2012-02—09；修订日期：2012—05—14程主要在蠕变的稳态阶段进行(蠕变的第三阶段对作者简介：李超(1982～)，男，博士，主要从事铝合金先进制材料性能损伤较大)，因此，在当前的应力水平下最造技术研究，(E—mail)lichaohit@126．corn。长的应力时效时间不能超过7．5h。第2期应力对7050铝合金时效成形组织和性能的影响212．2应力对合金时效后显微硬度的影响效，随后进入过时效状态，硬度降低明显。应力时效图4a所示为合金在170cI=进行应力时效后和条件也基本遵循相同的规律，但与无应力时效相比，无应力时效后的显微硬度随时效时间的变化曲线。3

7、00MPa应力时效时试样最高硬度值接近178HV，可观察到，无应力时效时，时效初期为欠时效状态，低于无应力时效值；此外，应力时效时进入峰时效时时效强化响应较快，硬度快速上升，仅需要2h合金间较早，进入过时效后合金显微硬度下降速率略大。就进入峰时效状态，无应力时效最高硬度值接近而从图4b中可以看出在过时效阶段显微硬度随着187HV；随着时效时间的增加，合金很快达到峰时应力水平的增加而逐渐降低。图4试样显微硬度变