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本文以农5A型飞机中翼前梁缘条用7A09铝合金专用型材为研究对象,重点研究了其固溶处理后的双级过时效热处理工艺。通过双级过时效工艺探索研究和应用验证实验,掌握了7A09型材在双级过时效状态与T6单级人工时效状态下的组织、性能差异。7A09型材采用适宜的双级过时效热处理工艺后具有良好的综合性能,其抗缺口敏感性、抗应力腐蚀寿命(电导率)、抗剥落腐蚀性能优于T6单级人工时效状态的性能,低频疲劳性能与T6人工时效状态的相当,在保证强度满足设计要求的前提下,提高了7A09型材的抗应力腐蚀性能。7A09铝合金的强化热处理制度为先经固溶处理,再进行单级人工时效(T6)或双级过时效处理。7A09铝合金经固溶处理获得α过饱和固溶体,在随后的时效过程中,其沉淀相析出顺序为:α过饱和固溶体→G.P.区→η→η(MgZn2)→T(Al2Mg3Zn3)。T6单级人工时效时,析出相以G.P.区为主,并有少量的η相,此时合金处于最大的硬化状态,σb和σ.2最高,电导率最低。双级过时效工艺,是先经第一级预时效(形核处理),析出相以均匀形核的与母相共格的G.P.区为主,并长大到一定尺寸,成为η和η相形核的核心;再经第二级过时效(最终时效)后,以原G.P.区为核心长大而形成均匀分布的圆片状的与母相部分共格的η过渡相。
7A09铝合金的抗应力腐蚀性能与其显微组织有关。在T6单级人工时效状态下,合金从基体中沉淀析出的第二相质点以共格的G.P.区为主,并伴有少量的η相。塑性变形时,位错切过共格G.P.区和部分共格的η相,在晶界造成了大量的位错塞积,使滑移带与晶界的交切点很容易成为应力腐蚀开裂点,因而增加了合金应力腐蚀开裂倾向。在双级过时效状态下,合金从基体中沉淀析出的第二相质点以半共格或非共格的η、η相为主,沉淀相发生聚集,相间距加大,位错难以切过而只能绕过,此时只产生位错缠结而不出现高密度位错的交切点,有利于位错的均匀分布和减少应力集中点,使应力腐蚀开裂的敏感性降低。
时效除了影响基体析出相的结构外,还改变了晶界的结构,T6单级人工时效状态,在晶界析出的第二相质点尺寸小、密度高,甚至有时呈链状金属间化合物分布,易构成阳极通路,增加了阳极溶解过程,因而增大了应力腐蚀倾向,而经双级过时效工艺热处理的合金,晶界的析出物发生聚集长大后,第二相质点间距较大,可减轻阳极溶解过程,因而有较高的抗蚀能力。