屈服強度接近抗拉強度的7A04合金
2019年02月18日 9:9 11080次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 鋁資訊 作者： 王祝堂
7A04合金是一種Al-Zn-Mg-Cu系可熱處理強化的航空航天超硬鋁合金，可熱處理強化，其成分已列入GB/T3190-2008，與蘇聯(lián)及俄羅斯的B95合金及德國的AlZnMgCu1.5.3.4365合金相當，因為1944年蘇聯(lián)的95號工廠試制成功該合金半成品，故名B95合金，中國1957年在蘇聯(lián)專家的幫助下東北輕合金有限公司（當時名哈爾濱鋁加工廠）生產該合金板材與擠壓材。
7A04合金的主要特點是其屈服強度Rpo.2接近抗拉強度Rm，塑性較低，對應力集中敏感，尤其是在承受震動載荷和重復靜載荷的場合，更為明顯。對零部件的設計、制造和裝配，應極力避免應力集中和長盛附加應力的因素。7A04合金不耐熱，如工作溫度高于125℃會急劇軟化。粗厚7A04合金工件短橫向（S-T）上的抗應力腐蝕開裂性能低下。
7A04合金的化學成分（質量%）：0.50Si，0.50Fe，（1.4~2.0）Cu，（0.20~0.6）Mn，（1.8~2.8）Mg，（0.1~0.25）Cr，（5.0~7.0）Zn，0.10Ti，其他雜質單個0.05，合計0.10，其余為Al。7A04合金半成品與中間產品板帶材、型材、棒材、管材的不完全退火規(guī)范（290~320）℃/（2~4）h,空冷；完全退火規(guī)范（390~430）℃/（0.5~1.5）h，以≤30℃/h的降溫速度爐冷至≤200℃，出爐空冷，也可以在（320~380）℃退火（1~2）h。工廠為了提高冶金爐的效率，往往在400℃~420℃退火2h,以30℃/h的冷卻速度冷至＜150℃，出爐空冷。
該合金的固溶處理溫度465℃~475℃，室溫水中淬火，轉移時間短于25s。鋁加工廠往往根據(jù)不同產品與不同規(guī)格的產品采用針對性很強的固溶處理與時效處理規(guī)范。
7A04合金的熔煉鑄造裝備與燃料與其他鋁合金的相同，不過由于它的熔化溫度區(qū)間大，主要合金化元素密度又相差懸殊，所以熔煉時易產生偏析，鑄錠易形成裂紋、產生疏松，溶體易吸氣，鑄錠內部會形成更多的氧化夾雜物，為了減少這些缺陷，除了嚴格控制合金的成分外，還必須注意熔煉與鑄造工藝的控制。
圓錠鑄造溫度720℃~745℃，空氣圓錠鑄造溫度725℃~740℃；扁錠鑄造溫度685℃~745℃；較大規(guī)格圓錠、空心圓錠和扁錠鑄造前應鋪底，鑄造后澆口部應回火。
7A04合金主要用于制造航空器受力結構件：大梁、桁條、隔框、蒙皮、翼肋、接頭、起落架零件等?？晒陌氤善酚校喊宀?、帶材、型材、排材、棒材、管材、壁板、自由鍛和模鍛件等。
該合金的缺口敏感性高和軸向拉伸疲勞強度低，應用是必須嚴格選定設計結構的形狀，選定應力集中最低的形狀，零件截面過渡處與所有轉接部份應圓滑，避免突變和降低偏心率，所有圓角半徑應≥2mm。加工零部件時應避免劃傷、擦傷和嚴重的凹痕。
對大型半成品特別是大型復雜鍛件和型材應嚴格檢驗其橫向性能，還要進行各種必要的無損探傷，以確保缺陷在允許范圍內。7A04合金在T4狀態(tài)下的抗蝕性不合格，所以要進行人工時效，人工時效的包鋁7A04合金板材的抗蝕性與包鋁2A12合金板材的相當。擠壓制品和小截面零件的抗蝕性與未包鋁硬鋁的相當，分級時效處理的7A04合金有可靠的抗應力腐蝕開裂性能，陽極氧化和表面涂漆處理能有效地保護擠壓材不受腐蝕。
7A04-T6合金板材20℃時的正彈性模量66GN/mm2，擠壓材的為71GN/mm2,平面應變斷裂韌度Kc為50.64MN/（m3/2）。半連續(xù)鑄造7A04合金錠組織除有α-Al固溶體、T（AlCuMgZn）相及S（Al2CuMg）相外，還有少量的Mg2Si、AlFeMnSi及Al6（FeMn）等相，固溶處理后組織為α+S相，在100℃~140℃時效后組織為α+S+MgZn2+T相。
7A04合金可進行冷、熱變形。鑄錠的熱鐓粗變形率≤60%，變形材料的最大變形率可達80%，可制造形狀復雜的鍛件，鍛造溫度380℃~430℃。對零件或半成品進行熱矯形時，模具溫度130℃±15℃，而零件本身溫度130℃±10℃或150℃±10℃，在130℃±10℃的保溫時間為10h~12h,而在150℃±10℃加熱時保溫時間為7h。
擠壓壁板的供應狀態(tài)為T6，可在此狀態(tài)下矯形，在新淬火狀態(tài)下整形則須加熱。單級時效規(guī)范為140℃/16h；在120℃/3h+160℃/3h進行雙級時效可獲得良好的綜合性能。7A04合金有良好的點焊性能與可切削性能。（王祝堂）
責任編輯：于璐
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