時(shí)效制度對(duì)7075合金電導(dǎo)率的影響

張巖

【摘 要】本篇文章主要對(duì)7075合金板材通過時(shí)效制度來試驗(yàn)了其對(duì)電導(dǎo)率的影響關(guān)系，同時(shí)，明確指出了在進(jìn)行合金生產(chǎn)的過程中必須利用電導(dǎo)率來判定出7075合金的時(shí)效制度質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】7075合金；熱處理制度；電導(dǎo)率

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的航空工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)其航天器材中所應(yīng)用到的合金綜合性能，有了越來越高的要求，并且，合金材料單純的強(qiáng)度和硬度指標(biāo)并不能完全反應(yīng)出合金材料自身的綜合性能，而合金的電導(dǎo)率這一項(xiàng)性能指標(biāo)已經(jīng)受到了工業(yè)各界的重視。合金材料自身的電導(dǎo)率越高，那么就說明合金材料的導(dǎo)電性能越好，而這項(xiàng)指標(biāo)的高低主要與合金材料中的成分和材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有著極大的關(guān)聯(lián)。當(dāng)合金材料成分基本相同時(shí)，那么其導(dǎo)電性能的高低就完全取決于合金材料自身的組織結(jié)構(gòu)，但合金材料的內(nèi)部組織又是受到時(shí)效制度的影響。為此，本篇文章對(duì)7075合金板材的電導(dǎo)率與時(shí)效制度這兩者之間的關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1.試驗(yàn)用料

本文所進(jìn)行的試驗(yàn)所采用的是7075合金的合格扁鑄錠，通過均勻化的退火、鋸切、銑面、加熱，熱軋、冷軋之后，使得扁鑄錠形成了厚度為25mm的厚度，再通過冷軋的方式軋成2mm的薄板，對(duì)兩種不同厚度的合金板切取試驗(yàn)用的試樣。

2.試驗(yàn)方案

2.1退火制度對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

在對(duì)2mm合金板材進(jìn)行退火的過程中，需要分別在300℃、350℃、400℃、450℃之下進(jìn)行退火工序，并且要將合金板材保溫至少1個(gè)小時(shí)，之后在對(duì)材料使用隨爐冷卻、石棉布布包冷、空氣冷卻這三種冷卻方法對(duì)其進(jìn)行冷卻，以此來確定退火制度對(duì)于7075合金板材的電導(dǎo)率所產(chǎn)生的影響。

2.2固溶處理溫度對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

使用2毫米的合金板材，將其分別在450℃、460℃、470℃、480℃這四種固溶溫度中，保溫至少20分鐘，在水中進(jìn)行冷卻淬火，以此來確定固溶處理方式的溫度對(duì)于合金板材的電導(dǎo)率所產(chǎn)生的影響大小。

2.3淬火與時(shí)效間隔時(shí)間對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

使用2mm的合金板材，對(duì)其進(jìn)行470℃的加熱，加熱至少20分鐘，在水中進(jìn)行冷卻淬火，之后在將合金板材分別停放2小時(shí)，8小時(shí)，l6小時(shí)，24小時(shí)，32小時(shí)，48小時(shí)，96小時(shí)，再將其放置在120℃的環(huán)境之下進(jìn)行24小時(shí)的時(shí)效處理，最后再測量合金板材的電導(dǎo)率所發(fā)的變化。

2.4淬火到預(yù)拉伸間隔時(shí)間對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

在合金材料實(shí)際生產(chǎn)的過程中，厚板合金進(jìn)行淬火之后，有時(shí)并不能立即就對(duì)其進(jìn)行預(yù)拉伸工序，必須要在合金板材停放一段時(shí)間之后，才能夠再對(duì)合金材料進(jìn)行預(yù)拉伸，只有經(jīng)過這個(gè)工序拉伸之后的合金板材才能夠擁有較為良好的綜合性能，這項(xiàng)指標(biāo)是一個(gè)極為重要的工藝參數(shù)。因此，使用25mm厚的合金板材在進(jìn)行淬火工序之后，需要停放l小時(shí)，2小時(shí)，3小時(shí)，4小時(shí)，5小時(shí)之后在對(duì)合金板材進(jìn)行預(yù)拉伸工序，以此來確定停放時(shí)間對(duì)于電導(dǎo)率所產(chǎn)生的影響。

2.5時(shí)效制度對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

分別對(duì)2mm合金板材在T6、T76以及T73狀態(tài)之下與25mm合金板材在T6、T76、T73、T7351的狀態(tài)之下的各自所擁有的力學(xué)性能和電導(dǎo)率，以此來確定不同制度的合金的對(duì)于電導(dǎo)率的影響。

3.試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1退火制度對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

通過對(duì)合金板材使用不同的退火溫度以及不同的冷卻方式來處理之后的試驗(yàn)樣品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以知道：7075合金板材自身的電導(dǎo)率是隨著退火溫度不斷提高而逐漸降低的。這主要是由于退火溫度在不斷升高之后，慢慢轉(zhuǎn)變成為了結(jié)晶的溫度，金屬由目前的回復(fù)過程中轉(zhuǎn)入到了加工再結(jié)晶的階段，并且合金中的第二相溶解不斷增加，過于飽和的固溶液濃度不斷的增加，使得機(jī)體內(nèi)部的晶格發(fā)生歪曲的畸變區(qū)域增大，而導(dǎo)電電子自身的平均自由程度不斷變小，就必然會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率的下降。合金板材在進(jìn)行退火工序之后，不同的冷卻方式對(duì)于合金板材自身的電導(dǎo)率有著極大的影響，合金板材冷卻的速度越快，那么合金材料的強(qiáng)度越高，而電導(dǎo)率就越低。退火冷卻的速度越高，合金中過于飽和的固溶液就無法得到充分的分解，強(qiáng)度升高而塑性降低。冷卻速度緩慢，溶人合金的溶質(zhì)原子大部分形成了穩(wěn)定的化合物.此時(shí)基體晶格點(diǎn)陣排列已恢復(fù)比較規(guī)則。冷卻速度越快，回復(fù)越不好，導(dǎo)電電子的自由程越小，因而電導(dǎo)率也就越低。

3.2固溶處理制度對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

隨著固溶處理溫度升高，電導(dǎo)率呈下降趨勢。合金固溶處理后，得到溶質(zhì)原子和空位的雙重過飽和固溶體，使基體晶格產(chǎn)生了較嚴(yán)重的歪扭畸變，基體點(diǎn)陣電子散射源的數(shù)量和密度增加，導(dǎo)電電子的平均自由程減少，隨著固溶溫度升高，過飽合固溶體的濃度升高，晶格歪扭畸變?cè)酱?，從而電?dǎo)率降低。

3.3淬火與時(shí)效間隔時(shí)間對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

淬火與時(shí)效間隔時(shí)間對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率影響隨著時(shí)效間隔的變化，電導(dǎo)率變化不大。因?yàn)?075合金淬火后的自然時(shí)效過程非常緩慢，大約需要幾個(gè)月的時(shí)間，96h以內(nèi)的自然時(shí)效不會(huì)對(duì)內(nèi)部組織有很大影響，因而電導(dǎo)率無明顯變化。

3.4淬火到預(yù)拉伸間隔時(shí)間對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

電導(dǎo)率在淬火后隨著停放時(shí)間延長，預(yù)拉伸后電導(dǎo)率先是由高到低，3h時(shí)最低，而后又逐漸升高。這是由于淬火后得到溶質(zhì)原子和空位的雙重過飽和固溶體，而這些在固溶化溫度生成的大量位錯(cuò)被凍結(jié)到基體后，仍有較高的活動(dòng)能力。因此過飽和固溶體中的溶質(zhì)原子，在空位的幫助下，也會(huì)有明顯的活動(dòng)能力。隨著停放時(shí)間延長，原子分布將會(huì)發(fā)生明顯變化，而后進(jìn)行預(yù)拉伸，又增加了空位和位錯(cuò)濃度，使基體晶格產(chǎn)生了畸變，電導(dǎo)率下降。停放3h后電導(dǎo)率又逐漸升高，是由于7075合金中含有w（Cr）0.18% ～0 28%，鉻原子和空位親合力大，優(yōu)先形成空位一原子集團(tuán)，從而降低了空位濃度，晶格畸變區(qū)減少，因此電導(dǎo)率又呈上升趨勢。

3.5時(shí)效制度對(duì)7075合金板材電導(dǎo)率的影響

無論是薄板還是厚板，其電導(dǎo)率的變化規(guī)律基本一致，單級(jí)時(shí)效的電導(dǎo)率較低，雙級(jí)時(shí)效的電導(dǎo)率較高。這是由于T6狀態(tài)的組織中，晶內(nèi)有非常密集細(xì)小的沉淀相，大部分都是GP區(qū)，晶界上析出相也很小，幾乎看不出有PFZ存在，晶內(nèi)仍然有淬火后殘留的位錯(cuò)線，合金中的位錯(cuò)狀態(tài)沒有明顯的改變，基本保留了淬火后的位錯(cuò)組態(tài)。GP區(qū)沒有獨(dú)立的晶體結(jié)構(gòu)，完全保持母相的晶格，與母相之間沒有原子不規(guī)則排列的相界面，仍以一定的晶面與母相保持完全的共格性。

4.結(jié)術(shù)語

根據(jù)以上的試驗(yàn)結(jié)果與分析，7075合金板材的時(shí)效制度與電導(dǎo)率之間存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。退火處理采用緩慢冷卻方式，其電導(dǎo)率值最高；固溶狀態(tài)的電導(dǎo)率值最低；人工時(shí)效狀態(tài)時(shí)，單級(jí)時(shí)效的電導(dǎo)率值較低，雙級(jí)時(shí)效的電導(dǎo)率值較高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張世興，吳海宏，鄧鵬輝，陸瑛.熱處理制度對(duì)7075鋁合金顯微組織和性能的影響[J].熱加工工藝，2008（22）.

[2]寧愛林，蔣壽生，彭北山.鋁合金的力學(xué)性能及其電導(dǎo)率[J].輕金屬，2005（06）.

[3]謝延翠，師雪飛，齊國棟.熱處理制度對(duì)2A12鋁合金電導(dǎo)率的影響[J].輕合金加工技術(shù)，2003（11）.