7475铝合金薄壁管时效工艺及应力腐蚀性能研究

　　铝合金密度低，具有较高的比强度、比刚度，是飞机结构的理想材料。由于铝的资源丰富，铝合金性能优良，加之传统铝合金的新热处理状态和新型铝合金不断出现，使铝合金在航空器结构上的应用占有不可取代的优势[1]。铝合金材料质量评价指标主要包括组织、硬度、强度以及电导率等。涡流检测法是用于检查导电材料表面缺陷的一种无损检测方法。用涡流法检测铝合金的电导率，不仅可以灵敏地检测出金属材料或零件的表面裂纹和加工缺陷，还可以检测出铝合金热处理后的内部质量。其原理是: 电导率是由金属中的自由电子在正离子晶格点阵中的运动状况决定的，电导率的大小取决于金属晶体点阵中的散射电子的能力及散射源的密度，而热处理造成的显微组织变化和冷加工造成的晶体点阵扭曲变形，对合金的电导率影响最大。电导率检测具有简便、灵敏、无损等优点，可以弥补硬度或强度检测必须破坏零件或受零件形状、重量及材料表面状态限制的缺点[2]。电导率作为铝合金材料的一种物理性能，反映了材料的组织结构，而组织结构影响材料的应力腐蚀性能。铝合金经冷加工形变后，产生诸如空位和层错等晶体缺陷，电子定向流动时被这些缺陷散射而使电阻增加。通过后续退火、时效等热处理工艺，减少或消除缺陷，电阻相应降低，即电阻得以回复，减少材料缺陷可以降低铝合金点蚀、应力腐蚀的发生和发展，因此电导率和应力腐蚀性能有一定的相关性。

　　本试验主要就不同时效热处理时间对铝合金管材电导率的影响，以及在不同电导率情况下管材的抗应力腐蚀能力进行探讨。

　　1 试验材料、设备及方法

　　1.1 试验材料

　　时效热处理工艺试验选用7475铝合金薄壁管材，直径40mm，壁厚约2.5mm。应力腐蚀试验选用直径40mm、壁厚约2.5mm三段管材，每段的电导率值分别为20.99MS/m、22.00MS/m、23.20MS/m。

　　1.2 试验设备

　　试验选用D60K型、精度为±0.12MS/m的涡流电导率测量仪。每个样品沿周向均匀测量4点电导率值，4个测量值的算术平均数为该样品的电导率值。

　　1.3 试验方法

　　时效处理是将试样分别装在160℃的油浴炉中保温2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、18h、24h，保温结束后出炉空冷。抗应力腐蚀试验采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验方法，对试验后试样的强度损失进行分析。

　　2 试验结果及分析

　　2.1 时效时间对管材电导率的影响

　　经上述设定时间时效后测得的管材电导率与时效时间的数据如图1所示。从图1看出随着时效时间的延长，电导率逐渐增大。时效时间超过6h 后，管材的电导率大于22MS/m，时效24h的管材，电导率为23.6MS/m。这是因为7475铝合金经固溶处理后，强化相溶入固溶体，引起了基体点阵的畸变，使基体散射电子的能力增加，电阻率增加，电导率下降。人工时效处理后，固溶体重新有序化，电子被散射几率下降，电导率随之升高造成的。