最典型的超硬鋁7075合金

7075合金是最典型的航空超硬鋁，既是一個“古老”的AL-Zn-Mg-Cu系合金，又是一“精力”旺盛的年輕合金，說它“古老”是因為它是首個定型的超硬鋁，1944年定型，當時在美國、日本、前蘇聯就用于制造飛機，至今只不過74“歲”，還處于“中老年”階段，說它“年輕”，是因為現在它還是航空航天器關鍵結構的主要材料，看來只有在復合材料可以大批量工業化生產且價格降低到與超硬鋁有競爭力時，超硬鋁才會退出歷史舞臺，讓位給復合材料。

經過70余年的發展，7075合金已形成一個相當大的家族，現在常用的合金有7075/7175/7475合金，7275合金因性能不盡如人意，成為一個非常用合金，7375合金則被徹底淘汰，再也不用它了。3個常用合金的化學成分見表一：

表一 3個常用合金的化學成分

由表一中的數據可見，7175合金比7075合金干凈，而7475合金則更干凈，即它們的雜質含量一個比一個低，例如7475合金的硅含量僅為7075合金的25%，即比7075合金的小0.30個百分點，因而7475合金有更高的韌性與更好的綜合性能。

7075合金是鋁-鋅-鎂-銅系可熱處理強化的高強度變形鋁合金，是超硬鋁中的元老，但還不是大佬，因為還有強度性能更大的，可用它加工所有的半成品，用于制造各種各樣的結構件，特別是航空航天器結構件，是當今使用最廣泛的高強度鋁合金，大到C919大飛機前機身長桁、旅客觀察窗框鍛件，中機身鈑彎和長桁、龍骨梁腹板、地板轉折梁，中后機身長桁、旅客觀察窗框鍛件、貨艙門框，機頭前壓力框緣頭、艙門框等等；小到手機外殼。它有多種熱處理狀態：T6、T73、T76、T77。T6狀態材料有最高的力學強度性能，但斷裂韌性偏低，對應力腐蝕敏感，且因其韌性隨溫度降低而下降，因此，T6 狀態材料不宜用于制造低溫結構件與工件；T73材料強度最低，但有相當高的斷裂韌性、良好的抗應力開裂性能和抗剝落腐蝕性能；T76材料的強度比T73材料高，比T6材料抗應力腐蝕開裂性能高。7075合金的靜態強度性能比2024和2124合金的高，疲勞性能與其相當。O狀態和W狀態材料具有良好的室溫成型性能。

7075合金可以電阻焊，工件的長期工作溫度≤125℃。材料或工件的不完全退火規范290℃~320℃，保溫2h~4h后，出爐空冷；完全退火規范（390~430）℃/（0.5~1.5）h,以不大于30℃/h的降溫速度冷至≤200℃，然后空冷。

7075合金板材的固溶處理溫度460℃~490℃，其中鋁板材的處理溫度宜接近下限，且重復處理次數不得多于2次，以免合金元素擴散穿透包鋁層，降低材料的抗腐蝕性能；擠壓材的加熱溫度460℃~471℃。保溫后在室溫水或溫水或其他適宜的冷卻介質中淬火，轉移時間應＜15s。
厚板和擠壓型材在淬火后會產生很大的內應力，在時效處理前必須進行拉伸，使其降低到允許的范圍內，因此把這種拉伸稱為預拉伸，預拉伸量為1.5%~3%，否則會發生嚴重的變形。7075合金的時效制度見表二。

表二 7075合金的時效制度

7075合金通常在燃氣爐或電爐內熔煉，用立式半連續法鑄造，鑄成適合于軋制的扁鑄錠或擠壓圓錠。合金的熔化溫度477℃~638℃，熔煉溫度700℃~745℃，鑄造溫度690℃~710℃。鑄造小規格工件，也可以用坩堝爐熔煉。

材料的熱導率與其狀態有關，25℃時，T6材料的熱導率為124W/（m·℃），而T73材料的則高一些，為156W/（m·℃）。7075-T6合金的比熱容（25℃時）為796J/（kg·℃）。7075合金的密度2.8g/cm3,室溫下電阻率57.4nΩ·m,而電導率大小則與材料狀態有關，T6 材料的為17.7MS/m~20.6MS/m,T73、T76材料的為22.0MS/m~24.4MS/m。

與其他鋁合金一樣，7075合金具有強的抗氧化性能，除應力腐蝕以外，對一般腐蝕的耐受性能與2024合金相當。7075-T6合金對應力腐蝕開裂極為敏感，尤其是段橫向（ST）上的，而T73和T76材料的這種性能卻得到很大的改善，T73材料有最高的抗應力腐蝕開裂能力，而T76材料不但有高的強度，且抗應力腐蝕開裂與抗剝落腐蝕能力也相當高。

7075合金供應的品種及規格

7075合金的組織有α-Al固溶體及第二相組成，按第二相生成機理可將其分為三類：

初生金屬間化合物Al7FeCr、Al3Fe、Mg2Si等，他們是鑄錠凝固時形成的，尺寸較大，在光學顯微鏡下呈塊狀，在壓力加工過程被破碎，往往成串排列，其尺寸為0.5μm~10μm,在隨后的加熱過程中不溶于固溶體，熱處理時不會發生變化，使材料的斷裂韌性下降。

含鉻的彌散質點Al12Mg2Cr和Al18Mg3Cr2(E相)，是在合金均勻化、熱加工前的加熱及固溶熱處理時從固溶體中析出的，它們對合金的再結晶過程和晶粒長大有明顯的阻礙作用。

時效強化質點。它們在合金固溶處理時融入固溶體中，從固溶體中析出，其形狀和尺寸決定于時效溫度，對合金性能有明顯影響。T6材料的強化質點主要是尺寸≤1μm的GP區；T76材料的強化質點基本上是5nm~6nm的過渡相；T73材料的主要強化相則為8nm~12nm的過渡相及20nm~80nm的η相質點。

7075-O材料的成型性能不如2024-O合金的，但在180℃~370℃時卻有良好的成形性能，在此溫度范圍內的保溫時間應大于≥2h。7075-W合金的成形性能與2024-W合金的相當，室溫時，淬火后的停放時間＜30min 具有最好的成形性能，這種良好的成形性可保持4h。7075-T6合金的室溫成形性較差，但是，若加熱到150℃~220℃則可以顯著提高其成形性能。

7075合金厚板及矩形棒材的斷裂韌性

7075合金不宜熔焊，電阻焊適應性不如2024合金的。7075合金零件熱處理工藝按GJB1694進行，固溶處理保溫時間宜≥25min，否則不會獲得滿意的強度，雖然固溶體和人工時效間的停放時間對合金的各種產品和各種熱處理狀態的力學性能影響不大，但最好還是在固溶處理之后4h或48h以后的任意時間內進行人工時效。

7075合金的表面處理工藝與其他鋁合金的相同，該合金在熱處理狀態下有良好切削與磨削性能。

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