7075铝合金残余应力释放的热处理工艺研究
冷变形对7075铝合金模锻件淬火残余应力的影响
②影响零件的使用寿命。当具有残余应力的零件承受载荷时，则零 件内工作应力为外应力与残余应力之和。有些残余应力将造成工作应力在 低于材料的屈服强度或断裂强度的情况下，使材料局部进入塑性变形；或 过早出现断裂，影响影响零件使用寿命。如若采用一些措施，如喷丸处理， 该变物体表面的残余应力状念，能大大提高零件的使用寿命。
等。
机械法测的得数据较准确，缺点是测定过程需要破坏被测物体的完整
性。 物理法是利用一些物理现象来求得残余应力而不破坏物体的完整性。
由于这一优点，近十几年来，国内外都在大力发展无损测量方法。残余应
生直工些盔幽筮生ｉ垒塞
！墨！
力的无损测量方法，目前主要有：ｘ射线衍射法（包括应力仪）【２１【３】Ｉｌ”，
ｔｈｅ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ７０７５ ａｌｌｏｙ ｓｈｅｌｌ。
ＦＥＭ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ
ｔｈｅ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ７０７５ ａｌｌｏｙ。
中子衍射法［２０－２１】，的缺点是它的穿透能力有限，故
只能直接测得物体表层二维残余应力的分布。中子衍射法的优点是能测量
物体内部三维残余应力的分布，目前发展很快。
１．２高强铝合金淬火残余应力的研究
１．２．１铝合金淬火残余应力的研究概况
（３）不均匀塑性变形残余应力的研究。不均匀塑性变形产生的残余应 力使压力加工产品产生翘曲等变形，因此研究的重点是采用各种后续矫正 措施，给予少量的变形，以此来调整残余应力的再分配，从而校正产品形 状。
7075铝合金去应力退火工艺
7075铝合金去应力退火工艺
7075铝合金是一种高强度的铝合金，常用于航空航天、汽车
和自行车等领域。
去应力退火是7075铝合金的一种热处理工艺，旨在减轻材料内部的应力，提高其机械性能和耐腐蚀性。
以下是7075铝合金去应力退火的工艺步骤：
1. 准备工作：将7075铝合金件放入容器中，确保表面清洁无
杂质。
2. 加热阶段：将容器置于加热炉中，依据7075铝合金的组成
和尺寸确定退火温度，通常在200-300°C范围内。
加热速度要
控制在适当范围内，避免快速加热引起新的应力。
3. 保温阶段：在退火温度达到后，保持一定时间，让材料内的应力逐渐释放。
4. 冷却阶段：退火结束后，将容器从炉中取出，进行自然冷却或其他合适的冷却方式。
注意避免快速冷却引起新的应力。
5. 检测阶段：通过非破坏性检测方法，如超声波或X射线等，检测材料是否达到去应力退火要求。
需要注意的是，7075铝合金去应力退火的具体工艺参数会受
到材料的具体情况、形状和应用要求的影响，因此在实际操作中需要根据具体情况进行调整。
7075铝合金的相关热处理以及表面处理
对7075铝合金深冷处理的影响K.E. Lulay, K. Khan, and D. Chaaya（发表于2002年4月8日，再经修订于2002年4月22日）众所知之，通过改变室温特性的科学，可以使得金属暴露在极端温度已经有了很广泛的研究。
虽然这项工作对高温热处理的影响已经进行了一些研究，但是在低温下（接近-196 ℃的性能研究也有许多进展。
在20世纪30年代到40年代，改变低温特性的方法首先出现，它能改善钢的切削性能。
[1]几十年来，许多工作进行了测控和解释对钢低温性能改变的效果。
[2,3]。
对一些有色金属合金也进行了研究。
通过气体金属联接管电弧焊接进行了铜合金的深冷处理，对磨损性能的影响进行了研究，[4]但并没有变化。
在本次研究中低温处理的效果，通过室温下对7075 - T651铝合金的强度、硬度进行了研究。
这是一个沉淀硬化材料，它具有高强度和耐腐蚀性而被应用。
试验样品已经处理，并再通过深冷低温处理，处理的试样放置于商业低温冷冻（-196℃）的温度进行了测试。
并且进行了两种不同长度的时间的测定，分别是2小时和48小时。
用2小时处理以确定是否有任何与时间无关的效果。
用48小时的处理以进行评价浸水效果。
深冷处理后没有再进行其它处理。
一系列的试样测试也将作为条件来建立一个标准。
所有的实验是都是在室温下进行的。
拉伸试验按照ASTM E8标准进行。
从这个实验中，对比例极限、屈服强度（0.2％残余应力）、极限拉伸强度、伸长率都进行了测定。
对硬度测试和夏比冲击试验也进行了测定。
如表1，48小时的低温处理效果对基本力学性能的影响是非常小的，一般大约只有1％的差异[5]。
最大的百分比变化是在观察夏比冲击试验中，它接近12％的差异。
2小时深冷处理后对其力学性能几乎没有什么影响。
要确定所引起的实际误差结果是取决于材料还是观察到的误差由于正常的数据变化（而不是真实误差）,要通过统计t-实验来进行。
t –实验通过分析两组数据，以确定误差是测量的平均值是真实的还是一种偶然误差的结果。
7075铝合金板淬火残余应力模拟及实验研究
㈩
１Ｏ ０
２ｏ ｏ ３ｏ ｏ ４０ ０ ５０ ０
式中： ｐ为密度； 为比热 ；｝ ｃ Ｉ ｊ 为热传 导系数 ； Ｔ为温 度 ； 为 时 间 ； 式 右 边 第 四项 为相 变潜 热 。假设 材 ｔ 等
料 的热 传导 性 能 各 向 同性 ， ｋ为 常 数 ； 火 过 程 中 淬
Ｔ ｅ ｖ ｒａｉｎ ｅ ｃ ｏｉ ｇ ｒ ｔｓｆｒｔ ｅｓ ｒ ｃ ｎ ｈ ｔｒ ｒｒｓ ｌ ｄ ｉ ｅｔａ ｓ ｔ ｎ ｏ ｒ ｓ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｈ ａｉ ｔ ｓｏ ｔ ｏ ｌ ａｅ ｏ ｕｆ ｅａ ｄ ｔ ｅｉ ｅ ｏ ｕｔ ｎ ｔ ｒ ｎ ｉ ｏ ｆ ｔｅ ｓｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ．Ｔｈ ｅ ｉ ｉ ｔ ｏ ｆ ｈ ｎ ｈ ａ ｎ ｉ ｅ ｅ ｈ ｉ ｓ ｒ ｏ ｅｆ ａ ｂｌ ｙ ｓ ｉ ｏ ｄ ｒ ｃ ｅ ｏ ｍｅ ｈ ｉａ ｏ ｐ ｅ ｔｏ ｅ ｆ ｄ ｂ ｅｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｓ ｌ．Ｔ ｉ ｓｕ ｙｃ ｕ ｄｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｍｐ ｒ ｎ ａ ｆ ｎ ｉ ｔ ｈ ｒ — ｃ ａ ｃ ｃ ｕ ｌｄ ｍｅｈ ｄ ｉ ｖ ｒ ｅ ｙ ｔ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｕｔ ｈｓ ｔｄ ｏ ｌ ｒ ｖｄ ｌ ｉ ｏ ｔ ｔ 一 ｉ ｅ ｔ ｍ ｎ ｌ ｓ ｉ ｉ ｈ ｉ ｅ ｌ ａ ｂ
８ｓｆ ｒｔ ｅ ｒ ｓｄ ａ ｔ ｓ ｏ ｔ ｌ ｎ ． ｉ ｏ ｈ ｅ ｉ ｕ ｓｒ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｇ ｌ ｅ ｏｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｍｉ ｕ ａ ｏ ｌｔｓ ｕ ｎ ｈｎ ；ｒ ｓｄ ａ ｔ ｓ ；ｎ ｅ ｃ ｌｓｍｕ ａｉｎ；ｅ ｐ ｒ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｕ ｎ ｍ ｌ ｙ ｐ ａｅ ；ｑ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅ ｉ ｕ ｓ ｅ ｓ ｕ ｒ ａ ｉ ｌ ｏ ｌ ｌ ｒ ｍ ｉ ｔ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｉ
7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律
(Gaussian)， 准直管尺寸 2 mm× 5 mm，曝光时间 2 s， 每个位置曝光次数 20 次。 弹性常数为 18.5606 × 10-6， ψ0 取：±28°，±22.4°，±16°，±10.06°，±2.10°，0°，另外， 在每个 位置有 3°的 Φ 角摆动。 测量结果表明，对铝合 金表面喷砂处理引入非常均匀的残余应力， 应力水平 大约为 180 MPa 的残余压应力。 实验室采用上海华 龙生产的 WPL-250 型 250 kN 微机控制电液伺服动 静万能试验机引入交变循环载荷。 试验机的最大测 量 力 为 ： 静 态 250 kN， 动 态±250 kN， 工 作 频 率 ： 0.1～50 Hz，可以进行拉伸、压缩、弯曲、断裂韧性静 态试验以及动态疲劳试验。 在室温下，分别测量试 样疲劳过程 中经历 1、5、10、30、60、100、1000、5000、 10000、20000 等循环次数后的表面残余应力值。
7075铝板热处理要求资料讲解
7075铝板热处理要求7075铝板的热处理一．7075铝板的退火：加热到750－800℉，保温至少2小时（选择：加热到775－825℉，保温至少1小时），以50℉/小时速度炉冷到450正负25℉，保温至少6小时,然后空冷到室温。
二． 7075铝板的固溶处理和沉淀处理1．7075裸铝和包铝板固溶处理温度：910-930℉时间：根据不同的材料厚度时间不同，盐炉10—55分钟。
空气炉10—75分钟沉淀处理：温度240－260℉。
时间：22－24小时。
初始状态：7075－0。
最终状态：7075－T6,－T622．7075中厚板，棒材，管材和型材温度：860－880℉时间：根据不同的材料厚度时间不同，盐炉10－55分钟。
空气炉10－75分钟沉淀处理：温度240－260℉。
时间：22－24小时。
初始状态：7075－0。
最终状态：7075－T6,－T62（说明：大于或等于0.50英寸，每增加1/2英寸或不足1/2英寸时，在盐槽中增加20分钟：若在空气炉则增加30分钟，不足1/2英寸亦按30分钟计算。
3．除铸件和锻件外的所有产品的淬火除有例外说明外，所有合金淬火时可浸入水中进行。
淬火前，水温应低于90℉；淬火期间水温不得超过100℉，用温度测试计测量水温。
4．状态鉴定的试验要求试验要求所有零件检测导电率。
每批产品中取最高和最低导电率值至少两件零件作硬度测试。
不能测试导电率的零件,应全部测试硬度。
（具体还有许多详细规定，可在参考文件上查找，不另作说明。
）。
热处理对7075铝合金组织和性能的影响
热处理对7075铝合金组织和性能的影响摘要：对7075铝合金进行了固溶和单级时效处理，研究了单级时效对铝合金组织和性能的影响，结果表明铝合金经单级时效后纤维组织消失，在晶界处生成第二相粒子。
铝合金显微硬度的峰值时效温度为120℃，时间为16h，硬度为220HV。
120℃/24h时效后合金的峰值强度为680.5MPa。
本研究中主要阐述热处理对7075铝合金组织和性能的影响。
关键词：热处理；7075铝合金；组织性能引言近些年来,铝合金的发展历程先后经历了由单一的追求高强度到追求高强耐腐蚀，再到追求高强高韧耐腐蚀性能，又到高强高韧耐腐蚀抗疲劳，最终到现在的追求高淬透性高综合性能五个发展阶段。
然后发展方向却集中在以满足高强高韧铝合金的航空航天领域以及适用于各种使用条件的民用铝合金领域。
当前对于铝合金强韧化以及耐蚀性的研究已经成为了重中之重，相信随着综合性能的提高，铝合金在国民经济发展中的运用将更加广泛。
1、7xxx系铝合金概述7xxx铝合金是以Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu合金为主的一种超高强度铝合金，它是超高系列铝合金的最主要代表，Fe和Si是7xxx铝合金的主要有害杂质。
较2xxx高强度铝合金在强度和硬度方面高出许多。
属于热处理可强化的合金。
该系铝合金具有强度高、密度小、易加工、焊接性能良好等优良特点，并且一般耐蚀性较好，因此在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备及大型压力容器方面得到了广泛的应用。
现阶段7xxx铝合金的研究主要集中在通过调节合金化元素和优化热处理工艺来得到高强高韧耐腐蚀的综合性能[1]。
这也是本文的研究方向的出发点。
该系代表合金如7005、7050、7075等。
2、试验材料与方法试验材料为7075铝合金，将铝合金(尺寸为20mmX20mmX160mm)在盐浴中进行固溶处理，处理工艺为480℃/2h铝合金固溶处理后在试验箱中进行单级时效处理，时效温度分别为100,120,150℃，时效时间为0-48h。
7075-T73511 铝合金热处理工艺研究
下，最佳处理工艺为：预应变 1%+二次固溶 462 ℃×150 min +双级时效 （105 ℃×8 h+175 ℃×10 h），此时屈服强度为 488
MPa，抗拉强度为 552 MPa，伸长率为 16.5%，电导率为 39.5%IACS。
关键词：7075 铝合金；T73511；性能；电导率；正交试验
中图分类号：TG146.21，TG376.8
文献标识码：B
文章编号：1005-4898 （2020） 03-0040-05
doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2020.03.09
0 前言
随着航空航天工业的发展，对铝型材的综合性 能也逐渐有了更高的要求，铝合金材料的强度、硬 度已不能反映其综合性能，电导率这种指标已越来 越引起人们的重视。电导率主要与材料的成分和内 部组织结构息息相关。当合金成分一定时，其导电 性的好坏取决于材料的内部组织，材料的内部组织 又受其热处理制度及拉伸的影响[1， 。 2] 相比于常规 试验，正交试验法可大大减少实际试验的工作量， 用尽可能少的试验次数获得可靠的试验结果，因此 被广泛应用于各个领域。
其他 Ti Zn
单个 合计
国标 ≤0.4 2.1~2.9 ≤0.5 1.2~2.0 ≤0.3 0.18~0.28 ≤0.2 5.1~6.1 ≤0.05 ≤0.15
实测 0.07 2.63 0.17 1.62 0.00 0.2 0.02 5.7 0.05 0.15
表 2 7075 铝合金标准要求
状态
γ /%IACS
7075 铝合金属于 7×××系 （Al-Zn-Mg-Cu） 超高强合金，具有高强度、低密度、热加工性能好 的优良特性，是航空航天器件的优良结构材料，也 是目前各国结构材料开发的热点之一[2- 。 6] 7075 铝 合金的强度和硬度具有时效双峰特征[7]，然而获得 最佳强度的时效热处理工艺未必具有合格的电导率 指标。热处理制度与电导率有密切关系，7075 铝 合金的电导率受退火温度、固溶处理温度、淬火后 停放时间及人工时效制度等诸多因素影响。 T7351、T7651 及 T73 状态均有合适的热处理工艺， 以获得最佳的力学性能[8- 。 10] 作为一种常见的航空 材料，7075 合金常用标准为 AMS 4167H-2015，该 标准要求及检测方法异于国标，力学性能与电导率
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7075铝合金残余应力释放的热处理工艺研究
摘要：本文介绍了消除7075铝合金残余应力的常用热处理工艺措施，分析了各种热处理技术对消除残余应力所起到的作用，给出了针对7075铝合金的热处理工艺曲线，比较了各种热处理技术对消除7075铝合金残余应力的效果，为加工高强度的精密铝合金零件提供了技术参考。
关键词：7075铝合金残余应力热处理技术
1 概述
7075铝合金广泛应用于航空航天领域，属于a1-zn-
mg-cu系可热处理强化的多元时效合金，具有高强度、低密度、热加工性能好等优点，固溶处理后经过人工时效处理后，抗拉强度可达600～700mpa，与45号钢的强度相当。
在150℃以下具有较高强度，其缺点是焊接性能较差，抗疲劳性能较差，有晶间腐蚀和严重的应力腐蚀倾向，并且为了获得高强度与高韧性，铝合金必须进行淬火处理。
当铝合金材料从大约470℃的高温快速淬入低温介质的淬火过程中，构件表面与心部存在很大的温度梯度，从而产生了很大的淬火残余应力。
故在使用过程中去除应力就相当必要。
本文所探讨的7075铝合金为应用于高精度的光学零件，对加工后的零件变形有较高要求。
在机械加工过程中，由于材料的去除，材料内部的残余应力将得到释放，此时往往产生很大的加工变形。
因此为了保证精密零件的尺寸稳定性应进行较好的残余应力释放。
2 实验方法
实验材料选用7075-t6超硬铝合金板材，试样尺寸为15×150×220，分粗精加工两道工序进行加工，最终加工成10mm厚的平板试件，在粗精加工工序之间采用不同的热处理工艺进行残余应力的消除，精加工后利用三座标检验试样的平面度，比较宏观变形量的大小，利用钻孔法对试样内部残余应力的大小进行测定，比较微观应力值的大小。
本文所采用的消除残余应力的热处理工艺措施主要有以下几种：
2.1 去应力退火去应力退火的目的是减小金属制件的内应力，降低材料的应力腐蚀倾向，保证零件尺寸的稳定性，同时其强度和硬度基本不下降。
试样1采用了230℃保温8h的去应力退火工艺，去应力退火工艺曲线如图1所示。
2.2 再结晶退火再结晶退火目的是细化晶粒，充分消除内应力。
由于加工硬化的原因导致无法继续进行塑性变形时，常常要进行再结晶退火，使其软化。
因此也称为中间退火。
强度和硬度下降明显。
试样2采用了360℃，保温4h的再结晶退火工艺，再结晶退火工艺曲线如图2所示。
2.3 均匀化退火均匀化退火的过程实质就是一个原子扩散过程，原子扩散速度增快，能够使材料中的枝状偏析消失，因此又通常被人们称为扩散退火。
均匀化退火是铝合金铸件和进行热塑性变形后最常用的一种退火处理工艺，其主要目的是消除在热变形的过程中出现的偏析、第二相晶粒粗大、不平衡共晶体以及硬脆相沿晶界分布等缺陷。
试样3采用了450℃，保温3h，随炉冷却的均匀化
退火工艺规范，均匀化退火工艺曲线如图3所示。
2.4 稳定化热处理稳定化处理又称为循环热处理，特别适用于在不同温度环境下反复使用的零件，而且对其尺寸精度要求较严格的场合。
采用该技术处理过的零件，其尺寸稳定性非常好，试样4采用了循环温度-65℃～150℃，循环次数3次的热处理工艺规范。
稳定化热处理工艺曲线如图4所示：
2.5 深冷处理深冷处理的主要目的是消除铝合金的淬火残余应力。
国内已有通过深冷处理来消除7075铝合金残余应力的研究，其残余应力消除率可达到85%。
7075铝合金常用的深冷处理工艺曲线如图5所示。
3 实验结果及分析
对试样采用不同的热处理工艺后，进行零件表面精加工，再利用三坐标测量试样的平面度，测量结果如表1所示：
利用钻孔法对采用不同的热处理工艺并进行精加工的试样进行
残余应力大小测试，测试的结果如表2所示：
从表1和表2中的测量结果可以看出，不同的热处理工艺措施对残余应力消除的效果是不一样的，并非消除残余应力效果好的热处理工艺措施就是最好的，在零件的制造过程中具体采用哪种热处理工艺措施还要综合考虑生产周期、制造成本、以及各种热处理措施对材料强度的影响。
4 结论
各种热处理方法对7075铝合金的残余应力去除均有一定的作用，
但其效果具有一定的差异，并且残余应力消除的效果还受热处理过程中加热温度、保温时间等条件的影响，各种热处理工艺措施适用于不同的场合，对于特别复杂的零件可多种方法组合使用，利用热处理来消除7075铝合金的残余应力是一种非常有效的工艺措施。
参考文献：
[1]王秋成，柯映林.深冷处理消除7050铝合金残余应力的研究.浙江大学学报，2003，6.
[2]朱伟.7075铝合金厚板淬火残余应力的研究[d].郑州：中南大学，2002，4.
[3]王秋成.航空铝合金残余应力消除及评估技术研究[d].杭州：浙江大学，2004.
[4]党培，谭联.铝合金预拉伸板数控加工过程中残余应力释放研究.吉林化工学院学报，2006，4.
[5]张园园，吴运新.7075铝合金预拉伸板淬火后残余应力的有限元模拟.材料热处理技术，2008，7.
作者简介：
张丽伟（1980-），女，辽宁锦州人，工程师，毕业于辽宁工业大学金属材料与热处理专业。