盡快實現批量生產T77鋁材 助推我國躋身世界鋁加工業強國之列

中國有色金屬報 2018-09-18 09:28

  T77是一種美國鋁業公司有專利的熱處理工藝,它是變形鋁合金熱處理工藝中一顆燦爛的明珠。這種工藝名爲回歸時效處理(Retrogression and Reaging Treatment),即RRT處理,也可以稱之爲RRA處理,是R·M·Cina(西納)首先提出,由美國鋁業公司技術中心付諸工業化生產的,它適用於Al-Cu-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg-Cu系合金,現在多用於7075、7050、7055等合金。

  T77板材與擠壓材主要用於制造飛機,在ARJ21飛機中,鋁合金零部件質量佔飛機淨質量的70%,而在用的鋁合金中,T77用得多,估計可達20%。

  在大飛機C919制造中也用了一些T77材料,如機翼上蒙皮爲7055-T7751、中機身龍骨樑緣條爲7150-T7511、機頭前壓力框加強件爲7150-T77511合金制造。

  天津忠旺板帶有限公司從艾伯納工業爐有限公司引進了一臺139m長的T77時效爐,2017年投產,可處理板材尺寸(寬X厚X長):(1000~4300)mmX(4~250)mmX39m,單板最大質量25噸,設定爐溫精度±1℃,爐氣溫度精度±2℃,板材溫度均勻性±1.5℃,單板溫度精度±1℃。這是到2018年爲止中國引進與投產的唯一的處理線,也可能是除美國以外僅有的一條T77處理線。未來中國南山集團也可能引進這類生產線。

  在當今的大型航空航天器鋁材生產企業中,必須批量生產T77鋁材,否則就不是一個躋身世界先進水平的航空航天器鋁材骨幹供應商。

  下面筆者簡要介紹一下鋁材的幾種基本狀態及經過T77處理後的狀態。

  T3:固溶處理後(淬火)進行冷加工或矯直、矯平以提高其強度性能,再進行自然時效的狀態,可簡單地表述爲:固溶處理+冷加工+自然時效。

  T4:固溶處理後自然時效狀態到穩定的狀態,不過固溶處理後可對材料進行矯直、矯平之類作業,但對力學性能無可見的影響,可表述爲固溶處理+矯直矯平+自然時效4天以上,90%以上的2XXX系合金都處於此狀態。

  T5:在高溫成形過程(擠壓)中對材料進行固溶處理,然後進行人工時效的狀態,固溶處理後可進行在線拉伸,可簡述爲:在線固溶處理(風冷或水冷或氣霧冷)+拉伸矯直+人工時效,建築擠壓鋁材幾乎全是這種狀態。

  T6:固溶處理與矯直、矯平處理再進行人工時效的狀態,可表述爲:固溶處理+矯直或矯平+在人工時效到最大強度的狀態,所有熱處理可強化合金材料或工件都可以處理成這種狀態。在全世界生產的鋁材中,約有20%是在這種狀態下應用的。

  T7:固溶處理+過時效的狀態。適用於7XXX系合金,在固溶處理後爲獲得高的抗應力腐蝕開裂性能與抗剝落腐蝕而採取過時效處理,強度性能在時效曲線上越過了峯值點的產品。

  T7、T7X(T73、T74、T76、T77)、T77XXX(T77510、T77511)、T7XXX(T7451、T7351、T7452、T7751、T7651)都是爲了7XXX合金具有高的抗應力腐蝕開裂及抗剝落腐蝕性能而開發的熱處理工藝,同時都是美國鋁業公司(Alcoa)匹茲堡技術中心的科研成果,更具體地說,它們適用於近三四十年來注冊的新型高強韌合金,如7050、7150、7055等等。

  T73:固溶處理後進行過時效處理的狀態,這種狀態既有高的力學性能又有優秀的抗應力腐蝕開裂性能,不過在T7X狀態材料中,它的強度雖最低,但抗腐蝕性能卻最高。

  T74:固溶處理+過時效處理狀態。該狀態材料的強度性能大於T73材料,但小於T76材料,不過它的抗腐蝕性能低於T73材料。

  T76:固溶處理+過時效處理狀態。它的強度性能小於T6材料,卻大於T73材料,其抗應力腐蝕開裂性能不如T73、T74狀態材料,但仍有相當強的抗剝落腐蝕性能。

  7150與7055合金有很好的綜合性能,是第四代超硬鋁的代表,7150合金1978年注冊,7055合金1999年注冊,它們的成分見表。

  7050型及7055型合金都是在T7X、T7XX、T7XXX等狀態下應用的新型合金,是我們常說的高強韌合金的典型代表,它們在成分方面的特點是合金元素總含量高,雜質含量低,生產技術難度大。

  RRA的處理工藝分4步:固溶處理約480℃,依具體合金而定,保溫時間決定於合金和材料尺寸,加熱速度可慢一些,但淬火速度(WQ),轉移時間宜快,水的溫度不宜>35℃,容量應足夠大;第二步爲約120℃進行人工時效;第三步爲在約200℃進行回歸處理,這一步最關鍵,升溫與降溫速度宜快,同時保溫時間極短,以秒計,實現工業化處理實屬不易,需要專業設備;第四步爲再時效。

盡快實現批量生產T77鋁材 助推我國躋身世界鋁加工業強國之列

  中國什麼時候能商業化生產7050、7150、7055合金37.5m長的厚板,並進入波音、空客、中國商飛公司等的鋁材供應商名錄,並被長期使用之時,就是中國成爲世界鋁加工產業強國之日。還將成爲世界三大航空航天鋁材強國之一,並進而與奧科寧克鋁業公司平分秋色。(王祝堂)

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