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航空器的優選結構鋁合金7A09

更新時間：2019-03-11 09:47   來源：中國有色金屬報   瀏覽次數：264152 | 文字大小：大 中 小

摘要：【中金網】T73板材、擠壓材及鍛件的人工時效規范，在中國航空航天器用鋁材中，7A09合金是優選的主要受力結構件高強度合金之一。

　　【中金網】T73板材、擠壓材及鍛件的人工時效規范

　　在中國航空航天器用鋁材中，7A09合金是優選的主要受力結構件高強度合金之一，可供應的半成品有板材、帶材、棒材、型材、厚壁管、鍛件等，該合金的化學成分比7A04合金更加合理，因而有更為優越的綜合性能，成為設計師主選材料之一，它的化學成分（質量%）：0.5Si，0.5Fe，（1.2~2.0）Cu，0.15Mn，（2.0~3.0）Mg，（0.16~0.30）Cr,(5.1~6.1)Zn,0.10Ti,其他雜質單個0.05，合計0.10，其余為Al。

　　7A09合金在退火與固溶處理狀態有良好的成形性能，人工時效后成形性能較低，在T6狀態有滿意的斷裂韌度；在T73過時效下的強度雖比T6狀態時的較低，但具有良好的抗應力腐蝕開裂性能，且具有較高的韌性。T76材料有高的抗剝落腐蝕性能。T74同時具有高的強度和抗應力腐蝕開裂性能。

　　7A09合金的抗拉強度Rm比2A12和2A14鋁合金的高，而且抗應力腐蝕開裂性能也比它們的高，因此用它制造飛行器零部件，不僅有更大的減重效果，而且安全性更高了，其疲勞強度并未同步相應提高，因此在設計主要承受抗疲勞載荷零部件時，有必要認真考慮此問題。溫度升高時，7A09合金強度下降較快，故其工作溫度不宜超過125℃。

　　7A09合金的不完全退火規范：290℃~320℃，2h~4h,空冷；完全退火規范：（390℃~430℃）/（0.5h~1.5h），以≤30℃/h的冷卻降溫速度冷至≤200℃，然后出爐空冷。

　　該合金的固溶處理溫度460℃~475℃，但包鋁板材的處理溫度宜靠下限，不宜多于2次，以免合金元素穿透包鋁層，降低材料的抗蝕性，冷卻介質為室溫、溫水或其他適宜介質，轉移不應＞15s。T6板材的處理溫度（135℃±5℃）/（8h~16h），其他材料的為（140℃±5℃）/16h，T73板材、擠壓材及鍛件的人工時效規范見表。

　　7A09合金的熔煉設備與其他變形鋁合金的相同，熔煉溫度710℃~750℃，鑄造溫度710℃~735℃，錠的尺寸較小選用偏低一些的鑄造溫度，合金的熔化溫度477℃~638℃。

　　7A09合金是一種重要的受力結構鋁合金，在殲擊機、中程轟炸機、運輸機及教練機制造中獲得了廣泛的應用，用于制造前起落架零件、機翼前梁、大梁、機身對接框支臂與支柱、隔板、肋板、主梁接頭、平尾上下壁板、液壓系統零件、液壓油箱活塞桿與內外筒等關鍵零件。

　　7A09-T73合金的斷裂韌度（Kc，N/mm2，）比T6材料的高，而裂紋擴展速率又比T6材料的低，它的疲勞強度也優于T6材料，熱導率也比T6狀態的高一些，25℃時為156W/(m.℃)；7A09-T6合金50℃時的比熱容為888J/（kg.℃），室溫電導率18.5MS/m。除應力腐蝕開裂性能以外，7A09合金的一般抗腐蝕性能與2A12合金的相當。7A09合金S-T方向有應力腐蝕尅列敏感性，L-T和L向的應力腐蝕門檻值大于300N/mm2，因此這兩個方向上的抗應力腐蝕開裂性能足以滿足使用要求。若要求更高，可使用T73材料，這種狀態材料的抗拉強度Rm比T6材料的約低10%，但其L-T向的應力腐蝕開裂門檻值比300N/mm2的大不少。

　　對于既要求強度，又要考慮應力腐蝕開裂性能的零件，則宜采用T74狀態材料。7A09-T74合金的模鍛件的抗應力腐蝕開裂門檻值為210N/mm2。7A09合金的防腐蝕措施有陽極氧化、化學防腐處理和涂料涂層。

　　7A09合金的組 織有α-Al固溶體與第二相質點組成，第二相質有三類：第 一類為合金凝固時形成的金屬間化合物如Al7FeCR、Al3Fe、Mg2Si，尺寸較大，在壓力加工時被壓碎，呈塊狀，成串分布，尺寸為0.5μm~10μm,加熱時不溶于固溶體，降低材料的韌性；第二類是含鉻的質點如Al2CrMg2，它們是錠坯在均勻化與加工前的加熱過程中從固溶體中析出的，其大小為0.05μm~0.5μm，對材料的再結晶過程與晶粒長大有明顯阻礙作用；第三類是時效強化相，固溶處理時融入固溶體中，時效從固溶中析出，是影響材料性能的重要因素。T6狀態材料強化質點主要是≤4nm的GP區，T74材料的主要強化質點是5nm~6nm的過渡相η'，T73材料的強化相是8nm~12nm的過渡相η'及20nm~80nm的η相質點。

　　7A09-O材料的成形性能與2A12-O合金的相當，在180℃~370℃有良好的可成形性；新淬火材料的可成形性與2A12合金的大致等同，板材淬火后在室溫下4h內仍有良好的可成形性，冷凍保持可成形性的時間：0℃時24h,-7℃時3d,-18℃時7d。

　　7A09合金的鍛造溫度320℃~440℃，開鍛溫度宜≤400℃，過高會產生熱脆，特別在自由鍛時尤應謹慎。7A09合金不易熔焊，即便電阻焊也不如2A12合金。鍛件可在≤80℃的熱水中淬火。淬火及時效后的7A09合金有良好的可切削性能。