李曉風(fēng)，王 燕

（西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶401326）

0 前言

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，對(duì)鋁合金的焊接性研究也隨之深入。7022合金是美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)注冊(cè)的變形鋁合金，具有良好的加工性能、抗蝕性、可焊性、疲勞強(qiáng)度等，合金的屈服強(qiáng)度接近于抗拉強(qiáng)度，比強(qiáng)度高，廣泛用于航空制造業(yè)領(lǐng)域「1」?，F(xiàn)多家單位均對(duì)7022T6511擠壓制品表現(xiàn)出極大的關(guān)注熱情。該產(chǎn)品主要是用于吹瓶模具、灌裝模具上等，市場(chǎng)前景較好。但我國(guó)對(duì)此合金研究應(yīng)用較少，急需開(kāi)展7022T6511鋁合金擠壓制品熱處理工藝的研究，以便早日形成擠壓專(zhuān)用的生產(chǎn)工藝，開(kāi)拓新的市場(chǎng)領(lǐng)域，滿足用戶的需求[2]。

1 試驗(yàn)材料及技術(shù)要求

本試驗(yàn)采用7022T651合金、產(chǎn)品規(guī)格為EL5621型材（形貌為半圓棒）和φ91的擠壓圓棒為主要試驗(yàn)材料。其化學(xué)成分符合美國(guó)AA標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能參照EN755-2，具體按表1執(zhí)行[2]。

表1力學(xué)性能指標(biāo)

鑄錠規(guī)格為φ360mm×860mm，采用均勻化處理，以消除偏析，使得成分更加均勻。在3500tφ370擠壓筒上擠壓，具體擠壓工藝見(jiàn)表2。

表2 7022合金擠壓工藝參數(shù)

擠壓過(guò)程采用慢速擠壓，嚴(yán)格控制制品表面質(zhì)量，EL5621型材擠壓毛料壓出長(zhǎng)度為8.6m。

2 熱處理工藝研究

2.1 淬火溫度對(duì)產(chǎn)品組織性能的影響

取R態(tài)型材試樣分別加熱到480℃、500℃、510℃、520℃、530℃、535℃進(jìn)行過(guò)燒實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在530℃以下均未過(guò)燒；而當(dāng)加熱溫度達(dá)535℃時(shí)，在200倍下觀察其顯微組織，基體內(nèi)出現(xiàn)明顯的復(fù)熔共晶球、三角晶界等明顯過(guò)燒特征[3]。最后確定7022合金擠壓制品的過(guò)燒溫度為535℃，如圖1所示。

圖2型材的金相組織

根據(jù)過(guò)燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及固溶效果，再結(jié)合我廠其它7系合金的淬火制度，選取淬火溫度范圍：460～480℃；保溫時(shí)間根據(jù)擠壓制品的直徑或最大壁厚而定，該規(guī)格產(chǎn)品的固溶保溫時(shí)間為60min。

固溶溫度選取了460℃、470℃兩個(gè)溫度，時(shí)效制度參照7075時(shí)效制度：121℃/24h和140℃/16h。取樣在試驗(yàn)室展開(kāi)交叉試驗(yàn)，具體性能數(shù)據(jù)如表3所示。

表3各種熱處理制度下的性能數(shù)據(jù)

從表3可以看出，淬火溫度選取460℃或470℃，其力學(xué)性能均沒(méi)有太明顯的差異，均能滿足技術(shù)要求，且富余量非常大。低倍組織經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，無(wú)分層、裂紋和縮尾等缺陷，幾乎無(wú)粗晶環(huán)[4]。

考慮到固溶的充分性，以及方便大生產(chǎn)與其它合金的組爐等因素，最后選取固溶溫度為470℃；保溫時(shí)間根據(jù)擠壓制品的直徑或最大壁厚而定，具體按相應(yīng)的工藝規(guī)程執(zhí)行。

2.2 時(shí)效制度對(duì)產(chǎn)品性能的影響

在確定淬火工藝后，即淬火溫度選定為470℃，再結(jié)合前期試驗(yàn)的結(jié)果，時(shí)效溫度選取120℃或140℃，只要保溫時(shí)間充分，均能起到較強(qiáng)的時(shí)效強(qiáng)化效果。故而后期選取一種時(shí)效溫度（140℃），保溫時(shí)間選在8～20h之間，不同保溫時(shí)間下的力學(xué)性能平均數(shù)值如圖2所示。

圖2力學(xué)性能和保溫時(shí)間的關(guān)系圖

從以上數(shù)據(jù)可以看出，時(shí)效溫度140℃、保溫時(shí)間16h時(shí)，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度達(dá)到最高，且延伸率富余量也比較充足。由此可以得出，在140℃×16h時(shí)效下，7022合金擠壓制品的時(shí)效強(qiáng)化效果達(dá)到最佳，可獲得較好的力學(xué)性能。因此我們選擇時(shí)效制度為140℃×16h。

3 結(jié)論

（1）7022鋁合金擠壓制品在固溶溫度達(dá)535℃時(shí)，基體內(nèi)出現(xiàn)明顯的復(fù)熔共晶球、三角晶界等明顯過(guò)燒特征。

（2）7022T6511合金狀態(tài)的擠壓制品推薦的固溶淬火制度為：在470℃下固溶淬火；固溶保溫時(shí)間根據(jù)擠壓制品的直徑或最大壁厚而定，可參照變形鋁合金熱處理規(guī)范。

（3）考慮到Al-Zn-Mg系合金有一定的淬火停放效應(yīng)，結(jié)合實(shí)際大生產(chǎn)情況，可考慮在淬火后4h內(nèi)或48h以后進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效制度為140℃×16h時(shí)，7022合金擠壓制品的時(shí)效強(qiáng)化效果達(dá)到最佳。