中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 李海宏
哈尔滨东安实业发展有限公司 宋玉生
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 张博
摘要：本文通过对不同批次7075铝合金原材料以及相关零件的热处理实验，测定其在不同状态下的电导率数据研究其热处理对7075铝合金电导率的影响。结果表明:不同批原材料的化学成分在材料标准规定的范围内尽管有所差异，但对电导率影响不大；通过实验可以确定补充时效处理对提高铝合金的电导率有一定作用，但提高的幅度并不是很大，尤其是很难达到大于23.2 MS/m以上的电导率水平，这也能够反映国内材料与国外同类材料存在一定差距，此差距并不在于热处理工艺及过程控制，最重要的是在材料熔炼及纯净度的控制和挤压、拔制等管坯的制造工艺上。
关键词：电导率 时效处理 7075铝合金
1.绪论
1.17075铝合金材料及应用状态
7075合金是铝-锌-镁-铜系可热处理强化的高强度变形铝合金，是目前使用广泛的高强度铝合金，具体成分和性能要求见表1。7075铝合金材料应用热处理状态类型分别为T6、T73和T76，使用状态多为T73状态，个别在T6状态下使用。T6状态强度最高，断裂韧度偏低，对应力腐蚀开裂敏感，且因其韧性随温度降低而降低，故T6状态一般不推荐用于低温场合；T73状态强度最低，但具有相当高的断裂韧度和优良的抗应力腐蚀开裂和抗剥落腐蚀性能；T76状态具有比T73状态高的强度和比T6状态高的抗应力腐蚀性能的综合性能。该合金的静强度比2024和2124合金高，疲劳性能与之相当。7075铝合金合金在退火（O）或固溶（W）状态下具有良好的室温成形性能，长期使用温度一般不超过125℃。
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1.2电导率
1.2.1电导率含义及检测方法
电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。
涡流检测法是用于检查导电材料表面缺陷的一种无损检测方法。用涡流法检测铝合金的电导率，不仅可以灵敏的检测出金属材料或零件的表面裂纹和加工缺陷，还可以可靠的检测铝合金热处理后的内部质量。其原理是：电导率是由金属中的自由电子在正离子晶格点阵中的运动状况决定的，电导率的大小取决于金属晶体点阵中散射电子的能力及散射源的密度，而热处理造成的显微组织的变化和冷加工造成的晶体点阵扭曲变形对合金的电导率影响最大。
电导率检测具有简便灵敏、无损等优点，可以弥补硬度或强度检测必须破坏零件或受零件形状、重量及材料表面状态限制的缺点。在生产中将金属材料的电导率检测和硬度或强度检查结合起来，用于检测和金零件或产品的热处理状态，控制航空金属产品的内部质量[1]。
1.2.2电导率的主要影响因素
合金元素对电导率的影响[2]：当合金元素加入铝中时，由于铝原子的位错会产生对原始晶格的影响，这种位错使电子通过材料的过程变得更加困难，电导率降低。合金元素尺寸的大小对纯铝电导率也有一定影响。例如尺寸小于铝原子的元素硅及锌对电导率的影响小于镁及铜。而合金元素对铝合金的电导率的实际影响是每种单独元素影响的合成。
2 实验材料及方案
2.1实验材料
实验用材料由西南铝业集团有限公司提供。实验料规格分别为Ф60mm、Ф90mm、Ф125mm棒材以及Ф125mm×36mm管坯。具体化学成分及力学性能见表2、表3。
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2.2 实验方案
2.2.1 原材料工艺实验方案
采用不同批次的原材料棒材，进行同一T6、T73状态的热处理，热处理后检测其电导率，经对比研究不同原材料经同一热处理参数处理后电导率的变化情况。试样为Ф50mm×100mm圆棒。
2.2.2 电导率改善工艺方案
根据7075-T73状态管坯电导率低的情况，经查阅相关标准及资料，拟通过增加补充时效处理来改善其电导率，具体时效方案参数见表4。
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3.实验结果及分析
3.1原材料实验结果及分析
表5 为Ф60mm、Ф90mm、Ф125mm 三个不同批次原材料经同一T6、T73状态热处理后获得的电导率及硬度值。
7075经T73状态热处理后，其电导率明显高于T6状态电导率数值。从表7试验数据看F状态与T73状态电导率较高，T6状态电导率较低。F状态合金组织中存在较多粗大相，组织致密性差，强度较低；经一级固溶时效（T6）处理后组织细化，强化相析出，硬度提高，电导率相对降低；经二级固溶时效后（T73），时效析出相聚集长大，合金相对软化，强度降低，电导率又有所提高。
三组不同批次原材料经T6、T73状态时效处理后，电导率数据间偏差较小，且轴向面测量数据都符合GJB1694要求。端面测量数据相对轴向面测量数据相对略小，符合电导率在晶粒之间传导的规律。端截面晶粒细小，晶界强化相、位错等对电导率阻力较轴向大，因此电导率要低于轴向方向。
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3. 2电导率改善工艺实验结果及分析
根据热处理工艺要求，按规定的时间时效后不能满足电导率的最低要求数据时，可以补充进行时效热处理。因此，需开展试验，摸索不同时效温度和保温时间对提高电导率的可行性。
表6为同批材料经不同时效参数处理后电导率及硬度的变化数据。当在177℃温度下经不同保温时间后，电导率虽有提升，但超过5h时间时间后，电导率数据提升的幅度不大，见图1；且在不同温度下时效3h时，电导率数据提升幅度基本一致，见图2。当在175℃ 保温8h以上时，电导率数据超过了23.2MS/m。时效前后硬度数据变化不大。
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4实验结论
通过对原材料的电导率实验以及零件的验证试验，可以得出以下结论：
1）在同一热处理状态下，不同批7075铝合金材料电导率数据差别不大；
2）不同批合金化学成分在材料标准规定的范围内有所差异，但对电导率值影响不大；
3）时效温度的提高和保温时间的延长，有助于电导率的提升；且对材料性能影响不大；
4）可以通过补充时效处理来提高铝合金的电导率，但提高的幅度并不是很大，尤其是很难达到大于23.2 MS/m以上的电导率水平，这也能够反映国内同类材料能达到的普遍水平；
5）从GJB1694中对国外及国内7075铝合金电导率规定数值的差异以及本实验所得数据证明，国内7075铝合金电导率控制水平较国外同类材料还有一定差距；此差距并不是热处理工艺及过程控制，最重要的是在材料的熔炼及纯净度的控制和挤压、拔制等管坯的制造工艺上。
参考文献：
[1].铝合金热处理质量研究，陕西燎原航空机械制造公司，翟光耀 冯抗屯 陈伯行
[2].LY12铝合金热处理工艺、电导率和机械性能关系的试验研究，哈尔滨飞机制造公司，关伟平 包俊成；新工艺.新技术.新设备,1998第4期，34～36