7022T6511挤压制品热处理工艺研究

李晓风，王 燕

（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）

0 前言

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，对铝合金的焊接性研究也随之深入。7022合金是美国铝业协会注册的变形铝合金，具有良好的加工性能、抗蚀性、可焊性、疲劳强度等，合金的屈服强度接近于抗拉强度，比强度高，广泛用于航空制造业领域「1」。现多家单位均对7022T6511挤压制品表现出极大的关注热情。该产品主要是用于吹瓶模具、灌装模具上等，市场前景较好。但我国对此合金研究应用较少，急需开展7022T6511铝合金挤压制品热处理工艺的研究，以便早日形成挤压专用的生产工艺，开拓新的市场领域，满足用户的需求[2]。

1 试验材料及技术要求

本试验采用7022T651合金、产品规格为EL5621型材（形貌为半圆棒）和φ91的挤压圆棒为主要试验材料。其化学成分符合美国AA标准，力学性能参照EN755-2，具体按表1执行[2]。

表1力学性能指标

铸锭规格为φ360mm×860mm，采用均匀化处理，以消除偏析，使得成分更加均匀。在3500tφ370挤压筒上挤压，具体挤压工艺见表2。

表2 7022合金挤压工艺参数

挤压过程采用慢速挤压，严格控制制品表面质量，EL5621型材挤压毛料压出长度为8.6m。

2 热处理工艺研究

2.1 淬火温度对产品组织性能的影响

取R态型材试样分别加热到480℃、500℃、510℃、520℃、530℃、535℃进行过烧实验。结果表明，在530℃以下均未过烧；而当加热温度达535℃时，在200倍下观察其显微组织，基体内出现明显的复熔共晶球、三角晶界等明显过烧特征[3]。最后确定7022合金挤压制品的过烧温度为535℃，如图1所示。

图2型材的金相组织

根据过烧实验结果以及固溶效果，再结合我厂其它7系合金的淬火制度，选取淬火温度范围：460～480℃；保温时间根据挤压制品的直径或最大壁厚而定，该规格产品的固溶保温时间为60min。

固溶温度选取了460℃、470℃两个温度，时效制度参照7075时效制度：121℃/24h和140℃/16h。取样在试验室展开交叉试验，具体性能数据如表3所示。

表3各种热处理制度下的性能数据

从表3可以看出，淬火温度选取460℃或470℃，其力学性能均没有太明显的差异，均能满足技术要求，且富余量非常大。低倍组织经检查发现，无分层、裂纹和缩尾等缺陷，几乎无粗晶环[4]。

考虑到固溶的充分性，以及方便大生产与其它合金的组炉等因素，最后选取固溶温度为470℃；保温时间根据挤压制品的直径或最大壁厚而定，具体按相应的工艺规程执行。

2.2 时效制度对产品性能的影响

在确定淬火工艺后，即淬火温度选定为470℃，再结合前期试验的结果，时效温度选取120℃或140℃，只要保温时间充分，均能起到较强的时效强化效果。故而后期选取一种时效温度（140℃），保温时间选在8～20h之间，不同保温时间下的力学性能平均数值如图2所示。

图2力学性能和保温时间的关系图

从以上数据可以看出，时效温度140℃、保温时间16h时，抗拉强度和屈服强度达到最高，且延伸率富余量也比较充足。由此可以得出，在140℃×16h时效下，7022合金挤压制品的时效强化效果达到最佳，可获得较好的力学性能。因此我们选择时效制度为140℃×16h。

3 结论

（1）7022铝合金挤压制品在固溶温度达535℃时，基体内出现明显的复熔共晶球、三角晶界等明显过烧特征。

（2）7022T6511合金状态的挤压制品推荐的固溶淬火制度为：在470℃下固溶淬火；固溶保温时间根据挤压制品的直径或最大壁厚而定，可参照变形铝合金热处理规范。

（3）考虑到Al-Zn-Mg系合金有一定的淬火停放效应，结合实际大生产情况，可考虑在淬火后4h内或48h以后进行时效处理。时效制度为140℃×16h时，7022合金挤压制品的时效强化效果达到最佳。