回归再时效是一种采取感应加热办法对不同状态的6xxx和7xxx铝合金的局部或全上进行快速热处理的方法,目的是使其规复或靠近达到固溶和新淬火状态下的高延展性。
在某些状态下——T4、T5、T6乃至T7、T8和T9——回归再时效是加热到固溶温度范围并淬火。与韶光较长的常规固溶热处理不同,回归热处理可以在几秒钟内完成,还可以和特定操作(比如成形)同时进行,然后进行再时效。
背景
铝合金一贯是,而且在可以预见的将来很可能仍旧是,航空业首选的构造材料之一。高强度铝合金(比如7075和2024)的开拓使飞机重量得以减轻,燃油花费得以降落。
这些合金的比强度(即强重比)非常高,因而成为了航空业的主力军。但是,如果不进行热处理,铝合金做不到这一点。举例来说,T6状态的7xxx合金使冶金学家和飞机设计师们能够用它们来制造关键部件。
不过,多年以来,许多用7xxx-T6合金制造的飞机部件和构造被创造随意马虎产生堕落损伤,包括应力堕落开裂(SCC)和剥落堕落。这是一个隐患,尤其是对那些目前仍在服役的利用了这些合金的老式商用和军用飞机来说。
办理方案是进行称之为回归再时效(RRA)的两步热处理,它能使7xxx铝合金达到高耐蚀性能。因此,这种工艺成为了一种抑制飞机部件堕落损伤的有效手段。其余,这种处理还能够办理这些合金与变形有关的其他问题,并且发展出了一种称为回归再时效成形的工艺。
下面将谈论应力堕落开裂征象及其对铝合金的影响、历史和工艺、回归再时效成形以及对合金进行回归再时效处理须要的工具。
应力堕落开裂
应力堕落开裂(SCC)是由于拉伸应力和堕落性环境共同浸染而诱发的一种脆化征象,它对材料的影响常日介于干燥开裂和该材料的疲倦阈值之间。
拉伸应力既可能是直接施加的应力,也可能是残余应力。比如,航空部件应力堕落开裂的缘故原由便是残余应力。这些残余应力可以通过退火或者表面处理(比如喷丸)而肃清,这正是航空业对关键部件普遍采纳的方法。
应力堕落开裂同化学成分关系很大,有些合金可能仅仅暴露在一个对金属只有轻微堕落性的化学环境中就会发生应力堕落开裂。以是,发生严重应力堕落开裂的金属部件纵然看上去光洁闪亮,实际上却布满了眇小的裂纹。这一成分使得应力堕落开裂在造成事件之前常常不被察觉。应力堕落开裂每每会迅速加剧。这种征象在合金中比在纯金属中更多见,其缘故原由是微不雅观阳极和阴极区的存在(比如晶粒和晶界、沉淀析出等之间的电位差)。
英国军队在19世纪初在印度碰着的黄铜弹壳“时令性开裂”问题,便是应力堕落开裂的一个范例例子。它的产生缘故原由是马尿、马粪在春夏季节的高温下分解产生的氨(军火在雨季存放在马厩中)。冷成形的弹壳中存在大量的残余应力,它们和堕落性环境的共同浸染导致弹壳涌现很长的裂纹。通过对弹壳进行退火处理以降落残余应力,这个问题得以办理。
“时令性开裂”造成的黄铜弹壳上的应力堕落裂纹
7075铝合金及其应力堕落开裂行为
AA7075是一种沉淀硬化铝合金,其紧张合金元素包括锌、镁和铜。其余,合金中常日还添加少量(低于0.3%)的钛、锰、铬和锆,以知足凝固、晶粒细化和其他多方面的冶金哀求。
AA7075被认为是强度最高的商用铝合金之一,在航空业得到广泛运用。这种合金的高强度来自于细化的ηʹ相和η相(MgZn)析出。
AA7075强度最高的时效状态是T6,表示为AA7075-T6。由于达到的强度最高,T6状态也被称为“峰值时效”状态。这种状态的标准工艺步骤是,在466°C(835°F)固溶处理后在121°C(250°F)进行一步24 – 48小时的时效处理。由此产生的微不雅观组织紧张由弥散分布的ηʹ相析出、少量η相析出和任何剩余的溶质原子偏聚区组成。ηʹ和η相析出的粒度和分布对终极强度有决定性的影响。
不过,AA7075-T6也对应力堕落开裂非常敏感。人们普遍认为,细化η相析出沿晶界分布,是其应力堕落开裂性能不佳的紧张缘故原由(加上适宜的堕落性环境,比如湿润)。因此,人们开拓出了T7热处理工艺,将其作为降落应力堕落开裂敏感性的一种有效方法。