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7020铝合金挤压产品停放时间对力学性能的影响

更新时间：2009-03-28

1 7020铝合金主要用途

7020铝合金属于中高强Al-Zn-Mg合金，具有较高的强度、良好的焊接性能和工艺性能，是航空航天器以及车辆和装备的主要焊接结构材料，被广泛用于各工业领域。近几十年来，开发高强高韧铝合金新材料成为铝合金发展的主要方向[1]。

半个多世纪以来，坐落在齐齐哈尔地区的大小工厂为共和国的社会主义建设作出了突出贡献，尤其以“八大厂”和富拉尔基热电厂（现中国华电集团公司富拉尔基热电厂）为代表。目前，这几个厂区几乎都完整的保留了能够反映我国五六十年代工业建设时期历史风貌的老厂房、老职工宿舍或者文化宫以及一些实物资料。齐齐哈尔市规划局也将四处具有历史学、社会学、建筑学、以及审美价值的工业文化遗存集中连片区列入规划范围。

近几年来，随着轨道交通行业的迅速发展，7020铝合金订货量持续增加，订货品种多样，涵盖了棒材、型材、管材等。

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2 7020铝合金生产中遇到的问题

7020铝合金化学成分应当满足GB/T 3190-2008标准要求，以棒材为例，其力学性能应当满足GB/T 3191-2010标准要求，详见表1和表2。

 

表1 7020合金化学成分（质量分数/%）

  

Al Si 0.35 Fe 0.40 Cu 0.20 Mn 0.05～0.50 Mg 1.0～1.4 Cr 0.10～0.35 Zn 4.0～5.0其他0.05 0.15余量

 

表2 7020棒材力学性能标准

  

供货状态A50mm T6直径/mm≤50.00＞50.00～150.00抗拉强度/MPa 350 340规定非比例延伸强度/MPa 290 275断后伸长率/%A 10 10 8-

为了尽快解决力学性能不合格的问题，首先考虑时效不充分，从时效制度着手，重新摸索，并进行了重复实验，实验结果如图1所示。

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以棒材为研究对象，其生产工艺流程为：铸锭加热→挤压→淬火→拉伸→切头、尾→时效→取样→切成品→包装、入库。

在生产过程中发现7020合金棒材、管材性能不稳定，时常出现性能偏低的情况，严重影响了生产进度，为此，进行了本次研究。

3 停放时间与力学性能的关系

7020铝合金为高Zn、高Mg的Al-Zn-Mg系合金,采用单级人工时效处理能得到较高的强度，具有较好的耐蚀性、焊接性能及易加工成形等特点。w(Zn)=4.0%～5.0%,主要强化相为MgZn2，合金中微量的Cr、Ti、Zr元素起到细化合金晶粒、提高合金工艺性能及焊接性能的作用[2]。

  

图1 7020合金人工时效制度实验结果

通过实验，最终选择140℃/16h为时效制度。

但是，在批量化生产过程中，性能仍然出现不合格情况，经过查找生产数据，认为停放时间对7020的力学性能有一定影响。为此，进行了停放时间实验，探索相同人工时效制度下不同停放时间对合金性能的影响。人工时效制度为140℃/16h，实验结果见图2。

从图2得知，停放1天，强度最低，停放3～5天，强度相对稳定。由此得知，7020合金存在停放效应。淬火后停放3天后再时效，力学性能稳定，没有再出现不合格情况。

  

图2 7020停放实验

4 结论

停放时间，是指挤压制品经风冷或水冷淬火后到人工时效开始之间的时间，或挤压制品从淬火炉出来后到人工时效开始之间的时间[3]。通过本次研究找出，7020合金最佳时效制度是140℃/16h，并且需要在淬火后停放3天以上再人工时效，产品性能稳定。

参考文献

[1]李延军，李鹏伟.7020铝合金挤压型材生产工艺研究[J].轻合金加工技术，2012，40（10）：50-52

[2]于帆，刚建伟.7020铝合金热处理工艺研究[J].轻合金加工技术，2010，38（2）：51-55

[3]张洪辉，王坤.6061合金时效及停放效应的工艺探讨[J].材料研究与应用，2011，5（3）：233-238

 
杜君
《铝加工》 2018年第02期
《铝加工》2018年第02期文献

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