时效处理对7050T451合金组织及性能的影响

　　引言

　　时效成形技术是20世纪50年代为成形整体壁板零件而发展起来的一门全新的成形技术，经过几十年的发展已日趋成熟，波音公司应用时效成形技术工艺成形了7075-T6铝合金马鞍形蒙皮及两件9.15m和30.5m长的机翼上壁板;空客公司应用时效成形技术工艺成形了世界上最大商用客机A380的机翼上壁板[1]。时效成形将人工时效与零件成形相结合，利用铝合金在一定温度下与弹性应力作用的范围内发生蠕变变形，从而得到具有一定形状的结构件，同时利用时效处理得到铝合金所需的性能。时效过程中不仅会产生蠕变变形，同时铝合金微观组织和力学性能也发生复杂的变化，因此需对时效过程中成形温度、时间以及应力状态对材料组织和性能的影响规律进行研究。

　　7050铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金，具有高的比强度和硬度，较好的耐腐蚀性能和较高的韧性，优良的加工性能，已大量应用于波音777客机和F/A-18Hornet，以及F-22Raptor军用飞机上，成为大飞机制造业通用的结构材料[2-4]。

　　国内预研材料通常是以典型件装机为目标，缺乏后续的工程化研究，这也是国产7050、2124、7175等铝合金未能在飞机上大量使用的原因，且国内的厚板新型铝合金热处理工艺与国外相比有较大差距，以致达不到相同的典型性能，这方面需要重点突破[5]。

　　本文研究了7050铝合金在二次时效过程中的力学性能变化规律，通过透射电镜和扫描电镜观察分析微观组织演变，并从微观组织角度研究二次时效处理对7050合金力学性能的影响规律，从而为工程化应用选择合理时效成形工艺参数，稳定时效成形后零件的使用性能提供依据。

　　1　试验条件及方法

　　试验采用由国产40mm厚7050铝合金预拉伸板材，合金的供货状态为T451(一级时效120℃/6h)，其化学成分如表1所示。取尺寸为30mm×20mm×20mm样品作为显微组织观察试样，平行于轧制方向加工圆棒室温拉伸试样Φ10mm×114mm，于厚度中部取紧凑拉伸试样(L-T)75mm×72mm×30mm，按照表2所列时效条件对其进行二次时效处理。

　　采用Z100电子万能材料试验机进行室温拉伸测试，使用MTS880电液伺服试验机进行断裂韧性测试。

　　在纵向面截取不同时效状态的金相组织试样，腐蚀液配比为HCl∶HF∶HNO3∶H₂O=2∶3∶5∶190，腐蚀时间约15s，采用OLYMPUS　BX41M金相显微镜和STEREOSCAN　360扫描电镜进行观测。在纵向面截取Φ8mm×1mm的圆片，粗磨后电解双喷减薄穿孔，电解液为30%硝酸+70%甲醇，显微组织观察在TECNAIG220透射电镜上进行。