T77是一種美國(guó)鋁業(yè)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。這種工藝名為回歸時(shí)效處理(Retrogression and Reaging Treatment),即RRT處理,也可以稱之為RRA處理,是R·M·Cina(西納)首先提出,由美國(guó)鋁業(yè)公司技術(shù)中心付諸工業(yè)化生產(chǎn)的,它適用于Al-Cu-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg-Cu系合金,現(xiàn)在多用于7075、7050、7055等合金。
T77板材與擠壓材主要用于制造飛機(jī),在ARJ21飛機(jī)中,鋁合金零部件質(zhì)量占飛機(jī)凈質(zhì)量的70%,而在用的鋁合金中,T77用得多,估計(jì)可達(dá)20%。
在大飛機(jī)C919制造中也用了一些T77材料,如機(jī)翼上蒙皮為7055-T7751、中機(jī)身龍骨梁緣條為7150-T7511、機(jī)頭前壓力框加強(qiáng)件為7150-T77511合金制造。
天津忠旺板帶有限公司從艾伯納工業(yè)爐有限公司引進(jìn)了一臺(tái)139m長(zhǎng)的T77時(shí)效爐,2017年投產(chǎn),可處理板材尺寸(寬X厚X長(zhǎng)):(1000~4300)mmX(4~250)mmX39m,單板最大質(zhì)量25噸,設(shè)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年為止中國(guó)引進(jìn)與投產(chǎn)的唯一的處理線,也可能是除美國(guó)以外僅有的一條T77處理線。未來(lái)中國(guó)南山集團(tuán)也可能引進(jìn)這類生產(chǎn)線。
在當(dāng)今的大型航空航天器鋁材生產(chǎn)企業(yè)中,必須批量生產(chǎn)T77鋁材,否則就不是一個(gè)躋身世界先進(jìn)水平的航空航天器鋁材骨干供應(yīng)商。
下面筆者簡(jiǎn)要介紹一下鋁材的幾種基本狀態(tài)及經(jīng)過(guò)T77處理后的狀態(tài)。
T3:固溶處理后(淬火)進(jìn)行冷加工或矯直、矯平以提高其強(qiáng)度性能,再進(jìn)行自然時(shí)效的狀態(tài),可簡(jiǎn)單地表述為:固溶處理+冷加工+自然時(shí)效。
T4:固溶處理后自然時(shí)效狀態(tài)到穩(wěn)定的狀態(tài),不過(guò)固溶處理后可對(duì)材料進(jìn)行矯直、矯平之類作業(yè),但對(duì)力學(xué)性能無(wú)可見(jiàn)的影響,可表述為固溶處理+矯直矯平+自然時(shí)效4天以上,90%以上的2XXX系合金都處于此狀態(tài)。
T5:在高溫成形過(guò)程(擠壓)中對(duì)材料進(jìn)行固溶處理,然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài),固溶處理后可進(jìn)行在線拉伸,可簡(jiǎn)述為:在線固溶處理(風(fēng)冷或水冷或氣霧冷)+拉伸矯直+人工時(shí)效,建筑擠壓鋁材幾乎全是這種狀態(tài)。
T6:固溶處理與矯直、矯平處理再進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài),可表述為:固溶處理+矯直或矯平+在人工時(shí)效到最大強(qiáng)度的狀態(tài),所有熱處理可強(qiáng)化合金材料或工件都可以處理成這種狀態(tài)。在全世界生產(chǎn)的鋁材中,約有20%是在這種狀態(tài)下應(yīng)用的。
T7:固溶處理+過(guò)時(shí)效的狀態(tài)。適用于7XXX系合金,在固溶處理后為獲得高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能與抗剝落腐蝕而采取過(guò)時(shí)效處理,強(qiáng)度性能在時(shí)效曲線上越過(guò)了峰值點(diǎn)的產(chǎn)品。
T7、T7X(T73、T74、T76、T77)、T77XXX(T77510、T77511)、T7XXX(T7451、T7351、T7452、T7751、T7651)都是為了7XXX合金具有高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂及抗剝落腐蝕性能而開(kāi)發(fā)的熱處理工藝,同時(shí)都是美國(guó)鋁業(yè)公司(Alcoa)匹茲堡技術(shù)中心的科研成果,更具體地說(shuō),它們適用于近三四十年來(lái)注冊(cè)的新型高強(qiáng)韌合金,如7050、7150、7055等等。
T73:固溶處理后進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理的狀態(tài),這種狀態(tài)既有高的力學(xué)性能又有優(yōu)秀的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能,不過(guò)在T7X狀態(tài)材料中,它的強(qiáng)度雖最低,但抗腐蝕性能卻最高。
T74:固溶處理+過(guò)時(shí)效處理狀態(tài)。該狀態(tài)材料的強(qiáng)度性能大于T73材料,但小于T76材料,不過(guò)它的抗腐蝕性能低于T73材料。
T76:固溶處理+過(guò)時(shí)效處理狀態(tài)。它的強(qiáng)度性能小于T6材料,卻大于T73材料,其抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能不如T73、T74狀態(tài)材料,但仍有相當(dāng)強(qiáng)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(cè),7055合金1999年注冊(cè),它們的成分見(jiàn)表。
7050型及7055型合金都是在T7X、T7XX、T7XXX等狀態(tài)下應(yīng)用的新型合金,是我們常說(shuō)的高強(qiáng)韌合金的典型代表,它們?cè)诔煞址矫娴奶攸c(diǎn)是合金元素總含量高,雜質(zhì)含量低,生產(chǎn)技術(shù)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(shí)間決定于合金和材料尺寸,加熱速度可慢一些,但淬火速度(WQ),轉(zhuǎn)移時(shí)間宜快,水的溫度不宜>35℃,容量應(yīng)足夠大;第二步為約120℃進(jìn)行人工時(shí)效;第三步為在約200℃進(jìn)行回歸處理,這一步最關(guān)鍵,升溫與降溫速度宜快,同時(shí)保溫時(shí)間極短,以秒計(jì),實(shí)現(xiàn)工業(yè)化處理實(shí)屬不易,需要專業(yè)設(shè)備;第四步為再時(shí)效。
中國(guó)什么時(shí)候能商業(yè)化生產(chǎn)7050、7150、7055合金37.5m長(zhǎng)的厚板,并進(jìn)入波音、空客、中國(guó)商飛公司等的鋁材供應(yīng)商名錄,并被長(zhǎng)期使用之時(shí),就是中國(guó)成為世界鋁加工產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)之日。還將成為世界三大航空航天鋁材強(qiáng)國(guó)之一,并進(jìn)而與奧科寧克鋁業(yè)公司平分秋色。
來(lái)源:中國(guó)有色金屬報(bào)