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    高質(zhì)量7005鋁合金泵體型材擠壓和時(shí)效工藝的研究

    2020-11-12 05:33:38程仁寨程雪婷張涵源鄭卓陽
    鋁加工 2020年5期
    關(guān)鍵詞:泵體延伸率型材

    程仁寨,程雪婷,張涵源,鄭卓陽

    (1.山東南山鋁材公司,龍口265706;2.山東南山學(xué)院,龍口265706)

    0 前言

    7005 鋁合金屬于Al-Zn-Mg 系中高強(qiáng)度的鋁合金,具有良好的機(jī)械性能、抗腐蝕性和焊接性,被廣泛應(yīng)用于高速列車和航空航天等行業(yè)[1-3]。近年來開發(fā)的7005鋁合金泵體專用型材可以用來制造高、中壓泵體,在液壓設(shè)備、升降機(jī)等行業(yè)受到關(guān)注[4,5]。

    由于7005鋁合金泵體型材采用分流擠壓模進(jìn)行擠壓,在加工成泵體后有漏油現(xiàn)象。因此,針對(duì)這一問題,本公司通過增大擠壓比、升高擠壓溫度和降低擠壓速度等方法和路徑,提高泵體焊合質(zhì)量,最終解決了漏油問題。同時(shí)為了更好地滿足客戶對(duì)性能的要求,本文對(duì)7005鋁合金泵體型材的時(shí)效工藝進(jìn)行了研究,以獲得該合金的最佳力學(xué)性能。

    1 試驗(yàn)材料與方法

    1.1 試驗(yàn)材料

    本試驗(yàn)采用7005鋁合金,其化學(xué)成分見表1。

    表1 7005鋁合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)

    1.2 試驗(yàn)方法

    調(diào)整前7005 鋁合金泵體的生產(chǎn)在55 MN 正向單動(dòng)擠壓機(jī)上進(jìn)行,擠壓比為13.52;而調(diào)整后該泵體在82 MN 擠壓機(jī)上生產(chǎn),擠壓比為19.17。調(diào)整前、后的工藝對(duì)比見表2。

    表2 調(diào)整前與調(diào)整后工藝參數(shù)對(duì)照表

    雙級(jí)時(shí)效工藝為:預(yù)時(shí)效105 ℃×10 h;第二級(jí)時(shí)效選用155 ℃,分別保溫6 h、8 h、10 h 和12 h。

    1.3 技術(shù)要求

    客戶對(duì)7005鋁合金泵體型材性能要求見表3。

    表3 力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)

    泵體時(shí)效后用Z100 萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。

    2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

    2.1 7005鋁合金泵體型材組織的研究

    工藝調(diào)整后生產(chǎn)出的7005 鋁合金泵體型材的低倍組織如圖1所示。從圖中看到焊合區(qū)并沒有出現(xiàn)連續(xù)或斷續(xù)的黑色縫隙,說明泵體沒有出現(xiàn)焊接不良現(xiàn)象。圖2是泵體型材焊合區(qū)高倍組織。由圖可知,焊合區(qū)晶粒分布均勻致密,并沒有產(chǎn)生縮松、縮孔和微裂紋等缺陷。通過壓縮實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)并沒有從泵體焊合區(qū)域斷裂,壓縮后試樣見圖3。

    通過對(duì)7005 鋁合金泵體型材組織的研究,可以發(fā)現(xiàn)降低擠壓速度、適當(dāng)升高擠壓溫度和增加擠壓比有利于金屬擴(kuò)散結(jié)合,提高泵體焊合質(zhì)量,解決了7005 鋁合金泵體在使用過程中存在的漏油問題。

    圖1 7005鋁合金泵體型材的低倍組織

    圖2 7005鋁合金泵體型材焊合區(qū)的高倍組織

    圖3 壓縮后7005鋁合金泵體型材

    2.2 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

    圖4是第二級(jí)時(shí)效時(shí)間對(duì)7005鋁合金泵體型材力學(xué)性能的影響。由圖可知,隨著第二級(jí)時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),泵體型材的強(qiáng)度先上升后下降,而延伸率先下降后上升。當(dāng)?shù)诙?jí)時(shí)效保溫時(shí)間為6 h 時(shí),泵體型材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度分別達(dá)到345 MPa和310 MPa,而延伸率為17%;延長(zhǎng)保溫時(shí)間至8 h時(shí),泵體型材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度都開始上升,分別為387MPa、345 MPa,而延伸率降至15.5%;繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間至10 h,泵體型材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度降至363 MPa 和317 MPa,而延伸率為16.5%;延長(zhǎng)保溫時(shí)間至12 h,泵體型材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度降至348 MPa 和300 MPa,而延伸率為17%。

    圖4 第二級(jí)時(shí)效時(shí)間對(duì)7005鋁合金泵體型材力學(xué)性能的影響

    預(yù)時(shí)效105 ℃保溫10 h時(shí),過飽和固溶體發(fā)生分解,原子開始偏聚析出了大量的GP 區(qū)。第二級(jí)時(shí)效溫度選用的是155 ℃,由于超過了GP 區(qū)的回溶溫度(根據(jù)王正安等人的研究[4],7005 合金GP區(qū)回溶溫度為150 ℃),在時(shí)效過程中會(huì)直接析出η'過渡相(MgZn2),且晶界和粗大析出物附近的無沉淀帶較寬[5]。由于過渡相仍與基體共格,引起晶格畸變,導(dǎo)致強(qiáng)度增加;而晶界處較寬的無沉淀析出帶弱化了晶界強(qiáng)度,使晶界處的位錯(cuò)塞積更有利于微裂紋的形成,最終導(dǎo)致了延伸率的下降[6]。隨著時(shí)效時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng),η平衡相開始析出,其與基體不存在共格,強(qiáng)度開始降低,而延伸率開始升高。

    對(duì)于7005 鋁合金泵體型材,客戶對(duì)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的要求較高(抗拉強(qiáng)度≥350 MPa,屈服強(qiáng)度≥290 MPa),但延伸率反而要求盡可能低(≤16.0%),因此采用處于峰時(shí)效的105 ℃時(shí)效10 h后,再于155 ℃下時(shí)效8 h 的雙級(jí)時(shí)效工藝是最佳工藝制度,能達(dá)到客戶技術(shù)要求。

    3 結(jié)論

    降低擠壓速度、適當(dāng)升高擠壓溫度和增加擠壓比可以提高泵體焊合質(zhì)量,解決7005 鋁合金泵體型材在使用過程中的漏油問題。105 ℃時(shí)效10 h后,再于155 ℃時(shí)效8 h 后泵體型材的抗拉強(qiáng)度達(dá)到387 MPa,屈服強(qiáng)度345 MPa,延伸率達(dá)到15.5%,這種時(shí)效工藝是最佳的工藝制度,能滿足客戶技術(shù)要求。

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