赵银河(山东兖矿轻合金有限公司,山东济宁273500)

7076T6铝合金挤压扁棒热处理工艺与性能研究

赵银河(山东兖矿轻合金有限公司,山东济宁273500)

本文对7076T6铝合金的挤压与热处理的工艺和性能进行了初步的研究与分析，探讨了7076T6铝合金热处理与力学性能之间的关系，对固溶热处理、停放效应、时效温度的影响等进行了实验分析，形成了基本的挤压和热处理工艺制度，为后续7076T6铝合金的市场开拓和应用提供了实验基础。

7076T6铝合金；挤压热处理；工艺；性能

1 7076T6铝合金基本概念

7076T6铝合金是一种高强度的铝合金，属于7xxx系铝合金。其特点是退火状态和刚淬火情况下的塑性较好，能够获得较高的强度，点焊接性能较好但气焊接的性能较差，退火后可削性能较差。7xxx系铝合金一般应用于主要的承载力构件中，例如飞机起落架、大量、蒙皮等。7076T6铝合金是一种新型的铝合金偏好，一般做为锻件的供应材料使用。目前，我国还没有针对7076T6铝合金的具体材料。本文重点针对7076T6铝合金扁棒在T6状态下的热处理与力学性能之间的关系，形成了7076T6铝合金的基本挤压和热处理工艺制度，为后续的推广应用奠定基础。

7076T6铝合金中的元素主要包括Cu、Zn、Mn、Mg，其中Mg和Zn是强化元素，具有较好的时效强化效果，在共晶温度下Mg和Zn的溶解度能达到28%，而在室温下会下降到4%到5%的比率。Mg和Zn的含量越高，铝合金的硬度和强度就越高，但同时会造成爱聊的抗应力腐蚀性、塑性以及断裂韧性等其他性能降低。Cu的作用除了提高强化作用外，还能提高材料的抗腐蚀性能。Mn的作用主要是保证在进行热处理或热加工后，能够阻止材料中的晶粒长大，通过保证晶粒细化的情况下使材料不再结晶或只有部分再结晶，这样能够在提高材料强度时保证良好的腐蚀性能和抗应力。

2 挤压热处理工艺概念

2.1 铝合金挤压方法

铝合金挤压方法是一种塑性加工方法，通过对放置在容器（即挤压筒）中的坯料施加外力，使坯料从容器的模孔中流出，从而能够根据预先制定的断面形状和尺寸获取到制品的处理工艺。挤压加工法的产品精度高，能够满足不同型号、形状和尺寸的加工要求，广泛应用在较低塑性材料的加工和生产过程中。

在挤压加工过程中，材料在容器中收到三向压应力，因此能够最大限度地发挥材料的塑性从而获得最大的变形量。挤压工艺由于能够制造不同形状、尺寸的半成品，因此产品应用范围广，很多产品是其他加工工艺做不到的。另外，挤压工艺还有生产灵活度大、成本和半成品质量好等优点。

2.2 热处理

铝合金在进行热处理后会出现动态软化，一方面由于晶粒的形状、尺寸等发生了变化，晶粒之间出现了扭曲和挤压，增加了材料内部的滑移力，从力学行为角度分析，会出现材料硬度和强度上升，即“加工硬化”，此时材料的韧性和塑性都会下降。另一方面，在热处理的过程中由于温度较高，原子运动加剧，材料内部原本已经错位的原子会重新恢复正常的排列顺序，从而消除掉晶格扭曲的效应。随着材料变形程度的不断增强，晶粒会以某些杂质相或亚晶为核心生长出新的晶粒，从而进一步消除加工硬化效应，即动态再结晶。

3 7076T6铝合金挤压扁棒热处理工艺与性能分析

7076T6铝合金挤压扁棒热处理的基本工艺流程包括热挤压、淬火、拉伸矫直、时效、取样、切成品、检查、包装等环节。

3.1 挤压处理

挤压工艺环节采用正向热挤压的方式，使用2000t的油压机，配置挤压筒和挤压残料、双模孔具，挤压操作的系数为27.8，理论上可以压出的长度值为9.1米。挤压过程中铸锭的加热温度需达到380到450°C，挤压筒内的温度需达到400到450° C，挤压速度为每分钟0.6至0.8米。在实验过程中，实际达到的铸锭温度为425°C，挤压筒内420°C。在操作过程中挤压制品没有产生扭拧、硬弯、裂缝等问题，整体工艺的质量稳定。

3.2 热处理

挤压工艺结束后，对扁棒进行取样，对样品进行不同实验条件下的纤维检测，提取固溶处理后得到的金相组织。在温度为430~450°C的条件下，7076T6铝合金中残留有较多的粗大的非平衡相，其固溶热处理不充分。而温度达到470~510°C时，残留相大大减少，溶质基本能够完全融入到机体中，同时在高温的作用下，晶粒会以某些杂质相或亚晶为核心生长出新的晶粒，再结晶的程度提高。在具体工程实践操作中，为了提高生产效率、消除加工硬化效应，同时有效节约能源，一般7076T6铝合金的固溶热处理的温度选为470°C。

另外，我们还针对时效温度对7076T6铝合金力学性能的影响进行了实验分析。在固溶热处理的温度选为470°C的条件下，时效温度达到100至140°C时，材料的屈服强度和抗拉强度是随着温度的升高而不断提高的。当时效温度达到140至180° C时，材料的屈服强度和抗拉强度是随着温度的升高而不断降低的。因此时效温度为140°C时，7076T6铝合金的屈服强度和抗拉强度为最高，同时其延伸率并不会出现明显的降低。因此，7076T6铝合金的最优时效温度为140°C。

在固溶热处理的温度选为470°C、时效温度为140°C的条件下，时效保温时间为4至14小时时，材料的屈服强度和抗拉强度是随着时间的延长而不断提高的。当时效保温时间在14至20小时时，材料的屈服强度和抗拉强度是随着时间的延长而不断降低的。因此，7076T6铝合金的最佳时效保温时间为14小时。

4 结语

通过本文的理论分析和实验结果分析可知7076T6铝合金在470°C的固溶热处理条件下能够保证较少的残留相，同时固溶充分。在时效温度和保温时间为140°C/14小时的条件下，扁棒材料的抗拉强度和屈服强度都较好，另外，7076T6铝合金在热处理过程中不会出现停放效应，挤压工艺也不会造成扭拧、硬弯、裂缝等问题，整体工艺的质量稳定。

[1]杜君，李晓风，7076T6铝合金挤压扁棒热处理工艺与性能研究，铝加工,2015(3):22-25.

[2]蒙毅，AA6069铝合金挤压与热处理工艺研究，东北大学,2010.