1、由左图可见,T6状态材料的强度最高而抗蚀性最低,T73状态的抗蚀性最高而强度最低,其它T7X状态材料的强度与抗蚀性介于 T6与T73状态之间。T6及T7状态细分代号详解表3对T6及T7各状态作了详细解读。结束语中国航空器产业进入了以自行制造、编译 | 王祝堂7XXX系合金材料的85%以上用于航空航天器制造领域,其它领域如轧道车辆等用的7NO3合金等仅是少数,在变形铝合金材料中状态代号最多的是7XXX系合金,其次是2XXX系合金材料的,同时7XXX系合金材料都在人工时效状态应用,因此,其基本状态代号皆为T6(固溶热处理与人工时效)与T7(固溶热处理与过人工时效)。状态代号与定义有关状态的代号与定
2、义、适用产品等见表1、表2及下图。下图清晰与形象地说明了T7X状态材料的抗蚀性与强度的关系,很有价值。自行研发、自主创新为特征的初级阶段,其主要标志是:首架“海鸥300”水陆两栖飞机2010年11月在石家庄首飞成功;自主研制的轻型多用途直升机AC311于2010年11月10日在中航工业直升机分公司完成总装并成功首飞;中国拥有自主知识产权的中短程商用干线飞机C919样机于2010年11月15日亮相珠海航展,设计档次很高,堪比波音B787,可载156168名乘客;中国航空工业集团公司研制的AC313大型民用直升机2010年3月在江西首飞;2008年11月28日中国航空工业第一集团公司设计制造的AR
3、J21“翔凤”支线客机首飞成功,这是中国航空工业民机发展史上的一件大事,具有里程碑意义。解读航空航天7XXX系铝合金材料的状态对7XXX系合金材料的状态代号作了详细的解读,对适用合金及产品举例作了说明。这些都是制造大飞机所需要的关键材料,希望文章对研制大飞机所需铝合金的企业有所裨益。代号 产品应力消除工艺永久变形量/%TX51* 厚板 拉伸 1.5 3TX51* 轧制或冷精整的棒材 拉伸 1 3TX51*模锻件或环锻件,轧制环拉伸 15TX510* 挤压管、棒、型材 拉伸 1 3TX510* 拉伸管 拉伸 0.5 3TX511* 挤压管、棒、型材 拉伸 1 3TX511* 拉伸管 拉伸 0.5
4、 3TX52 各种产品 压缩 1 5TX54 模锻件在终锻模内整形表1 固溶处理后或高湿成形并冷却后作了应力消除的产品状态代号注:*拉伸后不再矫直;*拉伸后再进行少量矫直,以满足标准规定的偏差要求。材料状态代号 定义T79 轻微过时效,使材料的抗蚀性比T6状态的强一些而强度仅略有下降T76有限度地过时效处理,以便材料具有相当好的抗蚀性,而强度的降低又不大。此种材料的强度比T79状态的低,而其抗蚀性又比T79状态的高T74与T76状态材料相比,T74状态是一种过时效状态,有更好的抗蚀性与低一些的强度,它的抗蚀性与强度介于T73与T76状态材料之间T73 充分过时效状态。是T7状态材料中抗蚀性最高
5、的,而其强度性能却比T74状态的更低一些T77* 材料的强度与T6状态材料的相等或相近,而抗蚀性与T6状态材料的相似。表2 T7X状态解读注:*这是美国国家标准 (ANSI H35.1/H35.1 (M) -2009) 提出的一种最新的 7XXX系合金的状态,其它国家的标准以及欧盟 (EN 515) 与世界标准化组织 (ISO 2107) 的标准都尚未采纳。生产这种材料的难度较大,须对时效规范的各项工艺参数精心、准确地控制。图 7XXX系合金T7X状态材料的抗蚀性 (抗应力腐蚀开裂) 与其强度性能的关系状态性能T6 T79 T76 T74 T73+强度-+抗蚀性-技术与装备 | Technol
6、ogy & Equipment世界有色金属 2011年 第2期48状态代号 处理工艺 合金 产品种类T6 固溶热处理后人工时效 各种合金 各类产品T651固溶热处理,拉伸变形一定量以消除应力,然后人工时效,拉伸后不再进行平直处理7075, Alclad 7075, 7178, Alclad 7178, 7475, Alclad 7475厚板,轧制或冷精整棒材。除例外者外大部分板、棒材都应经过此种处理T6510固溶热处理,拉伸变形一定量以消除应力,然后人工时效,拉伸后不再进行平直处理7035,7178 挤压管材 (不含7178) 、线材、棒材与型材T6511与6510状态的处理工艺相同,但在位伸
7、后作微量的平直处理,以便达到标准所要求的尺寸偏差7075,7178 挤压管材 (不含7178) 、线材、棒材与型材T652 固溶热处理后压缩变形1% 5%以消除应力,然后人工时效 7075 锻件与锻坯T7固溶热处理后进行过时效处理或稳定化处理,以控制某些重要性能,不过很少单独进行这种处理,往往在 “7” 之后还附有一位数字以说明为获得某些性能而进行精细处理 (见下面所述)7050 铆钉T73固溶热处理后进行充分过时效处理,以使材料具有最强的抗蚀性,但 Alclad 7075强度比T74状态材料的低得多7049、7075、Alclad 70757075及Alclad 7075 合金薄板,拉伸与挤
8、压的7075管材,挤压的7075线材、棒材与型材,轧制或冷精整的 7075棒、线材,7075铆钉,7075及7049锻件与锻坯T7351固溶热处理后拉伸变形一定量以消除应力,然后过人工时效使材料具有最强的抗蚀性,但其强度比T74状态材料的低得多,拉伸后不作进一步的平整处理7075、Alclad 70757075及Alclad 7075厚板, 轧制或冷精整的棒材T73510固溶热处理后拉伸变形一定量以消除应力,然后过人工时效使材料具有最强的抗蚀性,但其强度比T74状态材料的低得多,拉伸后不作进一步的平整处理7050,7075 挤压的线、棒、型材T73511处理工艺与T73510的相同,唯一不同之
9、处是,拉伸后可进行微量的矫直,以达到标定的尺寸偏差精度7050,7075 挤压的线、棒、型材T7352固溶热处理后压缩变形1%5%以消除应力,过人工时效到材料具有最强的抗蚀性,但其强度比T74状态材料的低得多7049,7075 锻件及锻坯T74 固溶处理后过人工时效,使材料的抗蚀性与强度介于T73及T76状态材料之间 7050 锻件及锻坯T7451固溶热处理后根据产品不同拉伸变形一定量, 以消除应力, 然后进行过人工时效,使材料抗蚀性与强度介于T73与T76状态之间,拉伸后不得进行平整处理。7050 厚板T74510固溶热处理后根据产品不同拉伸变形不同的量,以消除应力,然后进行过时效处理,使材
10、料抗蚀性与强度介于T73与T76状态之间,拉伸后不进行平整处理7050 挤压的线、棒、型材T74511处理工艺与 T74510状态的相同,不同之处是拉伸后应进行轻微的平整处理,以使尺寸偏差满足标准要求7050 挤压的线、棒、型材T7452固溶热处理,压缩变形1% 5%,以消除应力,过时效处理,使其抗蚀性与强度介于T73与T76状态材料之间7050 锻件与锻坯T7454固溶热处理后禁锢于冷终锻模内,然后过时效处理,使其抗蚀性与强度介于T73与T76状态材料之间7175 锻件与锻坯T76固溶热处理,适度过时效使其抗蚀性好于T79状态材料的,而其强度比它的低一些7075,Alclad 7075,71
11、78,Alclad(7075) ,7178,7475薄板,拉伸及挤压管挤压的线、棒、型材(7075及7178)T7651固溶热处理后根据不同产品拉伸变形一适当量以消除应力,过人工时效,使其具有相当好的抗蚀性,而其强度比T79状态材料的低一些7050, 7075, Alclad7075, 7178,Alclad 7178,7475, Alclad 7475厚板T76510固溶热处理后,根据不同产品拉伸一适当变形量以消除应力,然后过人工时效处理以使材料具有相当好的抗蚀性,而其强度却比T79状态材料的低一些,拉伸后未作矫直处理7050,7075,7178 挤压的线、棒、型材T76511处理工艺与 T
12、76510的相同, 但拉伸后作了轻微的平直处理,使其满足标准中规定的偏差要求7050,7075,7178 挤压的线、棒、型材T79固溶热处理后进行轻微的过人工时效,以使材料抗蚀性有所改善,而强度仅比T6材料的略有下降未纳入标准的合金状态 未纳入标准的合金状态产品T9 固溶热处理与人工时效后冷加工 所有合金 各种产品T10 高温成形加工冷却后冷加工再人工时效 所有合金 各种产品表3 7XXX系合金T6及T7各状态解读如上所述,中国在设计与制造飞机方面虽然取得了突破性长足性进展,但在飞机材料生产方面仍存在很大差距。大家知道,当代民用飞机主体材料是铝材,铝合金零部件质量占飞机自身净质量的70%左右,
13、是重要的结构材料,没有铝就没有当今这样兴旺发达的航空事业。为了获得适航证,中国正在制造的取证用的C919大飞机与ARJ21支线客机所用的种种铝材几乎全部是进口的,中国企业生产的一点都没有,一些紧固件虽“Made in China”,但是美国铝业公司设在苏州的独资企业生产的。当然这并不是说中国生产的铝材真的一点也不能用,如果敞开采购的话,中国企业能生产的铝材也充其量只能占10%,据估测,2018年国内能提供的铝材可达30%。千万不要低估生产航空器铝材的难度,例如生产7050、7055合金板材首先必须铸造厚400毫米以上的大扁锭,由于它们的镁、锌含量高(7050合金的为8.5%、7055合金的为1
14、0%),铸锭的裂纹敏感性大,锭的成品率之低到了匪夷所思的程度,中国对一些大尺寸锭至今仍不能小批量生产,更不用说大批量铸造了,这里面有装备问题,但更主要的是技术与管理方面的问题;其次是固溶处理与淬火,主要是装备问题,中国到2012年可基本解决;第三个问题是拉伸与消除应力,这是一个非常复杂的问题,难以短期解决,首先应充分了解淬火板材中的应力分布状态,中国现有的技术水平只能窥其一斑,欲了解全貌,必须解决探测仪器,而这种高新技术仪器中国当前无法获得,还有技术与经验方面的障碍。所以中国能在2025年以前生产的航空航天铝材可全盘与美国铝业公司的试比高就非常了不起,成就巨大。另外,铝合金紧固件的生产难度也是一言难尽。世Technology & Equipment | 技术与装备492011年 第2期 世界有色金属