0前言
7075属于Al-Zn-Mg-Cu7×××系合金，是以Zn-Mg-Cu为主要合金元素的超高强度变形铝合金，其Zn含量为5.1%~6.1%，Mg含量为2.0%~ 3.0%，Cu含量为1.2%~2.0%以及Cr含量为0.16%~ 0.30%。该合金早在20世纪40年代末期就已应用于飞机制造业，至今仍在航空工业上得到广泛应用。其特点是固溶处理后塑性好，尤其是热处理强化效果极佳，主要用于民用航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具等，其特有的高附加值使其成为生产企业的主要盈利产品[1]。
但在实际生产中，由于其热处理时效参数的选定不一样，导致时效生产时间长短和力学性能波动不一，从而严重影响了生产及产品性能的稳定性，因此开展7075铝合金厚板T651状态生产时效工艺产业化研究显得极为有必要。雷才洪等[2]研究了多级时效对7075铝合金组织及性能的影响，张世兴等[3]研究了热处理制度对7075铝合金显微组织和性能的影响，刘大海等[4]研究了工艺参数对7075铝合金板材时效成形性的影响，但对时效工艺产业化研究方向较少。本文结合某厂设备能力，在其他工序工艺不做调整的情况下，通过多次实验室模拟及生产批量性验证，得出不但满足客户要求力学性能且满足现场生产条件的7075-T651合金板材最佳时效工艺参数，大大提高了生产效率，实现了规模化、产业化生产。
1试验材料、性能指标及试验方案
1.1试验材料
根据民用产品订货标准中的性能指标，结合某厂主要合同订单，选取典型规格为20mm、50mm、80mm、100mm、150mm、200mm的7075-T651厚板作为试验材料。
1.2性能指标
民用产品常用的订货标准EN485.2-2008性能指标见表1。
表1民用7075-T651厚板性能指标
厚度范围/mm
12.5～25
25～50
50～60
60～80
80～90
90～100
100～120
120～150
150～200
取样方向
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
linianLT
R m/MPa
540
530
525
495
490
460
410
360
360
R p0.2/MPa
470
460
440
420
390
360
300
260
240
A/%
6
5
4
4
4
3
2
2
2
7075-T651厚板产业化时效工艺优化
叶陶勇
（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）
摘要：针对因热处理时效参数选定不一致导致生产时间长短和力学性能波动不一的情况，从7075-T651厚板生产现状分析出发，根据实际生产的需求，通过系统的实验室模拟数据及生产批量性验证，对7075-T651铝合金厚板热处理产业化时效定温定时工艺进行了优化。工业化生产验证结果表明，优化后的时效工艺可在确保常规力学性能合格且余量充足的同时又提高了批量化生产效率，其工艺控制要点为：单级时效热处理，时效定温（125±5）℃，保温时间15h。
关键词：7075-T651厚板；热处理；时效；力学性能；产业化
中图分类号：TG335.5+1文献标识码：Ｂ文章编号：1005-4898（2022）02-0038-05 doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2022.02.08
作者简介：叶陶勇（1983-），男，重庆人，工程师，主要从事金属材料与工程研究。
收稿日期：2021-09-28
1.3试验方案
以该厂现行生产中民用7075-T651厚板板材时效工艺即120~140℃、保温18~30h 为基础数据进行优化研究，采取定温、定时时效工艺进行归类统一。拟采用的实验室试验方案见表2。
表2
试验方案
序号1234
方案1125℃/5h 125℃/10h 125℃/15h 125℃/20h
方案2135℃/5h 135℃/10h 135℃/15h 135℃/20h
方案3145℃/5h 145℃/10h 145℃/15h 145℃/20h
方案4155℃/5h 155℃/10h 155℃/15h 155℃/20h
选取7075-T651典型厚度规格，在其他生产工序及工艺条件不变的情况下，采取批量性生产物料经淬火、拉伸工序后取样做模拟实验，且以厚度分类跟踪不同温度和时间组合形成的时效试验方案结果。
2试验结果与分析
在实验室同一热处理炉内按设定的组合时效制
度对不同厚度试样进行试验。2.120mm 厚度试验结果与分析
20mm 厚淬火-拉伸试样的性能结果及趋势见图1。
时效制度图120mm 试样组合时效实验结果
由实验结果得出：
（1）共16组性能结果，其中有7组数据不符合标准值即不合格，9组数据合格。
（2）相同温度下，随着时间的增加，125℃及135℃两种制度时效态试样的强度呈上升趋势；145℃及155℃时效态试样强度呈先上升后下降趋势。
（3）各时效制度下时效态试样的延伸率相差不大，均满足标准值且富余量较大。
（4）当保温时间≤10h 时，各时效制度的强度均较低；当保温时间≥15h 时，125℃及135℃两
种制度的强度在标准值以上且强度余量相对较大，而145℃及155℃两种制度则是强度逐渐降低，证明其处于过时效状态。
2.250mm 厚度试验结果及分析
50mm厚淬火-拉伸试样的性能结果及趋势见图2。
时效制度
图2
50mm 试样组合时效实验结果
由实验结果得出：
（1）在16组性能结果中，其中有7组数据不符合标准值即不合格，9组数据合格。
（2）性能试验结果数据显示其基本趋势与20mm 厚试样基本一致。
2.380mm、100mm、150mm 和200mm 厚度
试验结果及分析
为进一步确定其它厚度段的性能变化规律，分别选取了80mm、100mm、150mm和200mm四个典型厚度按组合时效制度进行试验，试验性能结果如表3~表6所示。
表3
80mm 试样时效实验性能结果
时效制度125℃/5h 125℃/10h
125℃/15h 125℃/20h 135℃/5h 135℃/10h 135℃/15h 135℃/20h 145℃/5h 145℃/10h 145℃/15h 145℃/20h 155℃/5h 155℃/10h 155℃/15h 155℃/20h 标准值
屈服强度/MPa 206245276279254245292307257262294273255245273256≥260
抗拉强度/MPa
307347388396351347401408356363402380353360377355≥360
延伸率/%12.51211.511121210.510.512.51210.511.512.51311.513≥2
强度／M P a
强度／M P a
延伸率／%
延伸率／%
表4100mm试样时效实验性能结果
时效制度125℃/5h 125℃/10h 125℃/15h 125℃/20h 135℃/5h 135℃/10h 135℃/15h 135℃/20h 145℃/5h 145℃/10h 145℃/15h 145℃/20h 155℃/5h 155℃/10h 155℃/15h 155℃/20h 标准值屈服强度/MPa
328
346
374
381
355
346
396
400
355
367
390
375
352
351
368
355
≥360
抗拉强度/MPa
440
442
479
487
456
442
498
501
457
472
495
475
456
455
470
455
≥460
延伸率/%
12.5
12.5
12
12
12
12.5
11
11.5
12
12
10.5
11.5
12
13
11.5
12.5
≥3
表5150mm试样时效实验性能结果
时效制度125℃/5h 125℃/10h 125℃/15h 125℃/20h 135℃/5h 135℃/10h 135℃/15h 135℃/20h 145℃/5h 145℃/10h 145℃/15h 145℃/20h 155℃/5h 155℃/10h 155℃/15h 155℃/20h 标准值屈服强度/MPa
393
417
437
441
412
417
445
457
415
429
442
428
409
409
421
405
≥420
抗拉强度/MPa
472
490
517
519
488
490
539
543
491
500
538
522
491
481
520
507
≥495
延伸率/%
13
12.5
12
12.5
12.5
12.5
11.5
11.5
13
12.5
11.5
12.5
13
13
12.5
13.5
≥4
表6200mm试样时效实验性能结果
时效制度125℃/5h 125℃/10h 125℃/15h 125℃/20h 135℃/5h 135℃/10h 135℃/15h 135℃/20h 145℃/5h 145℃/10h 145℃/15h 145℃/20h 155℃/5h 155℃/10h 155℃/15h 155℃/20h 标准值抗拉强度/MPa
302
350
385
392
352
342
399
406
359
359
400
379
354
341
371
349
≥360
屈服强度/MPa
192
226
259
267
234
231
285
299
239
241
289
276
238
224
268
245
≥240
延伸率/%
11.5
11
11
10.5
11.5
11
10
10
11.5
11.5
9.5
10.5
12
13
11.5
13
≥2
从表3、表4、表5和表6可以看出：
（1）厚度80mm力学性能结果中有8组数据不
合格，8组数据合格。
（2）厚度100mm力学性能结果中有8组数据
不合格，8组数据合格。
（3）厚度150mm力学性能结果中有7组数据
不合格，9组数据合格。
（4）厚度200mm力学性能结果中有9组数据
不合格，7组数据合格。
（5）相同时效温度下，随时间的增加，125℃
及135℃两种制度时效态试样的强度呈上升趋势；
145℃及155℃时效态试样强度呈先上升后下降趋
势，变化规律与20mm厚试样结果基本一致。由此
可见，合金的强化效果与时效温度和时间有着密切
的关系[5]。
2.4选定大生产验证试验方案
根据合金时效强化特点，较低的时效温度可以
获得较大的时效效果，但所需时效时间较长。时效
时间过长，将使合金时效过度，降低强化效果，甚
至软化；时间过短，将使合金时效不足，也会降低
强化效果[5]。在时效初期，合金的硬度和电导率均
迅速增大，随着时间的延长，硬度值变为缓慢增
大，随后具有较长时间的硬度值平台[6]。因此，结
合该厂现用时效热处理设备的功能特点和6个典型
厚度试验性能结果，从满足力学性能标准要求及提
高生产效率方面选取交集部分和优势方案作为时效
制度进行生产验证，即选取“定温（125±5）℃、
保温15h+测温生产”方式作为生产验证时效方案。
3工业化生产验证结果及分析
根据该厂时效炉生产组炉原则，在同一时效热
处理炉内选取6炉共计66批典型厚度生产物料，按
定温（125±5）℃、保温15h、测温生产方式时
效，经过大生产取样做性能检测，并对各典型厚度
的力学性能进行SPC控制分析。分析结果如表7~
表12所示。
由上表数据可得：在生产验证典型厚度性能试
验结果中，66批次力学性能全部符合民用订货标
准，且富余量充足。另外，从表7～表12数据可以
表7厚度20mm力学性能结果
试样方向横向检测项目
抗拉强度
屈服强度
延伸率
炉批数
标准值
/MPa
540
470
6
最大值
/MPa
578
521
14.5
11批
最小值
/MPa
552
492
10.5
平均值
/MPa
567
505
12
标准差
6.97
7.13
0.99
极差值
/MPa
26
29
4
富余量/MPa
最大
38
51
8.5
最小
12
22
4.5
均值
27
35
6
CV/%
1.23
1.41
8.08
表8厚度50mm力学性能结果
试样方向横向检测项目
抗拉强度
屈服强度
延伸率
炉批数
标准值
/MPa
530
460
5
最大值
/MPa
568
520
15
11批
最小值
/MPa
552
476
9.5
平均值
/MPa
559
493
12
标准差
4.50
13.30
1.48
极差值
/MPa
16
44
5.5
富余量/MPa
最大
38
60
10
最小
22
16
4.5
均值
29
33
7
CV/%
0.80
2.70
12.20
表9厚度80mm力学性能结果
试样方向横向检测项目
抗拉强度
屈服强度
延伸率
炉批数
标准值
/MPa
495
420
4
最大值
/MPa
543
472
13
11批
最小值
/MPa
517
435
8
平均值
/MPa
532
456
11
标准差
7.80
11.71
1.48
极差值
/MPa
26
37
5
富余量/MPa
最大
48
52
9
最小
22
15
4
均值
37
36
7
CV/%
1.47
2.57
13.72
表10厚度100mm力学性能结果
试样方向横向检测项目
抗拉强度
屈服强度
延伸率
炉批数
标准值
/MPa
460
360
3
最大值
/MPa
527
447
12.5
11批
最小值
/MPa
497
404
8.5
平均值
/MPa
513
428
11
标准差
8.59
11.70
1.01
极差值
/MPa
30
43
4
富余量/MPa
最大
67
87
9.5
最小
37
44
5.5
均值
53
68
8
CV/%
1.68
2.73
9.29
表11厚度150mm力学性能结果
试样方向横向检测项目
抗拉强度
屈服强度
延伸率
炉批数
标准值
/MPa
360
260
2
最大值
/MPa
486
410
11.5
11批
最小值
/MPa
472
365
7
平均值
/MPa
479
387
10
标准差
4.95
15.90
1.23
极差值
/
MPa
14
45
4.5
富余量/MPa
最大
126
150
9.5
最小
112
105
5
均值
119
127
8
CV/%
1.03
4.11
12.04
表12厚度200mm力学性能结果
试样方向横向检测项目
抗拉强度
屈服强度
延伸率
炉批数
标准值
/MPa
360
240
2
最大值
/
MPa
447
356
11
11批
最小值
/MPa
427
310
9
平均值
/
MPa
440
329
10
标准差
6.16
11.54
0.54
极差值
/MPa
20
46
2
富余量/MPa
最大
87
116
9
最小
67
70
7
均值
80
89
8
CV/%
1.40
3.50
5.13
看出，各典型厚度的屈服强度、抗拉强度及CV值（变异系数）均在5%以内，说明产品性能稳定性，在可控范围内。
4结论
通过实验模拟及生产批量规模化验证，成功开发了7075-T651民用预拉伸厚板时效定温、定时工艺即采取测温生产方式，通过控制时效温度和时间可以对7075-T651预拉伸板进行批量规模化、产业化生产，不但满足了客户对力学性能的要求且余量充足、波动范围小，而且提高了生产效率。其工艺控制要点为：单级时效热处理，时效定温（125±5）℃，保温时间15h。参考文献
[1]肖亚庆.铝加工技术实用手册[M].北京：冶金工业出版
社，2005．
[2]雷才洪，曹军.多级时效对7075铝合金组织及性能影
响[J].热加工工艺，2016，45（10）：240-242．[3]张世兴，吴海宏，邓鹏辉，等.热处理制度对7075铝
合金显微组织和性能的影响[J].热加工工艺，2008，37（22）：56-58．
[4]刘大海，谢永鑫，黎俊初.工艺参数对7075铝合金板
材时效成形性的影响[J].材料科学与工艺，2015，23（3）：50-55．
[5]李念奎，凌杲，聂波，刘静安.铝合金材料及其热处理
技术[M].北京：冶金工业出版社，2014．
[6]汤林志，范云强，温凯，李志辉.单级时效处理对高Zn
含量7×××系铝合金显微组织和力学性能的影响[J]．铝加工，2020（3）：11-14.
Study on aging of7075-T651Plate
Ye Taoyong
（Southwest Aluminum（Group）Co.,Ltd.,Chongqing401326,China）
Abstract：Based on the analysis of the production status of7075-T651thick plate,according to the actual production demand, through the system of laboratory simulation data and production batch verification,the timing process of7075-T651aluminum alloy thick plate heat treatment was optimized.The industrial production results show that the optimized aging process can not only ensure the conventional mechanical properties and sufficient spare capacity,but also improve the mass production efficiency.The process con⁃trol points are as follows：single-stage aging heat treatment,aging constant temperature（125±5）℃,holding time15h.
Key words：7075-T651thick plate;heat treatment;aging;mechanical properties;industrialization
宝马将从2024年起采用可持续铸铝轮毂
据外媒报道，宝马集团正在强化其在可持续发展领域的实践，并将从2024年起为BMW和MINI车型搭载以100%绿能源生产的铸铝轮毂。对于宝马集团而言，这将有助于实现打造汽车行业最佳可持续供应链的目标。自2021年以来，宝马集团一直从阿联酋采购铝，这些铝材完全采用太阳能电力进行生产。然后，在宝马集团兰茨胡特基地的轻金属铸造厂对产自迪拜的铝进行加工，用于制造车身和传动系统部件。以这种方式采购的43000t太阳能铝，几乎能满足该轻金属铸造厂一半的年需求量。
“薄壁曲面铝合金搅拌摩擦焊关键技术及成套装备”获好评近日，由瑞松科技和中乌焊接所等单位共同完成的“薄壁曲面铝合金高质高效搅拌摩擦焊关键技术及成套装备”项目顺利通过科技成果鉴定会。与会专家一致认为，该项目技术难度大，创新性强，具有自主知识产权，整体技术达到国际先进水平，其中搅拌摩擦焊工艺倾角补偿和焊接力-位混合控制算法、高强韧搅拌头材料达到国际领先。项目针对当前搅拌摩擦焊装备难以实现三维曲面焊接、焊接精度差、搅拌头寿命短、焊接工艺开发效率低等技术难点，系统开展柔了性化高性能主轴系统设计开发、焊接过程多信息融合及高精度控制、搅拌头高强韧材料开发与大深宽比结构设计、焊接工艺智能优化与工程化应用等关键技术攻关，拟在新材料、核心部件、焊接过程控制、焊接专业化软件等方面形成技术及理论创新，并在航空、船舶、新能源汽车等领域实现产业化应用。