7075 hợp kim nhôm nhỏ

Hợp kim nhôm 7075 là một hợp kim sê-ri Al-Zn-Mg-Cu cực cao, nổi tiếng là một trong những hợp kim nhôm cường độ cao nhất sau loạt ALUMINUM ALUMINUM ALUM3 Temper, sức mạnh của nó có thể so sánh với một số thép nhất định . Sản xuất các bộ phận nhỏ thông qua quá trình rèn chết cho phép sử dụng đầy đủ 7075 lợi thế cơ học của hợp kim và tận dụng cấu trúc hạt dày đặc và dòng hạt liên tục được hình thành trong quá trình giả mạo

Các yếu tố hợp kim chính:

Kẽm (Zn): 5.1-6.1% (phần tử tăng cường chính, hình thức Alznmgcu giải pháp rắn bậc bốn và các pha kết tủa)

Magiê (mg): 2.1-2.9% (tăng cường phối hợp với kẽm, tạo thành giai đoạn tăng cường mGZN₂)

Đồng (Cu): 1.2-2.0% (cải thiện sức mạnh và độ cứng, nhưng có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn)

Chromium (CR): 0.18-0.28% (tinh chỉnh các hạt, ức chế kết tinh lại, cải thiện khả năng chống nứt ăn mòn căng thẳng)

Vật liệu cơ bản:

Nhôm (AL): Cân bằng

Vụ tạp được kiểm soát:

Sắt (Fe): tối đa 0,50%

Silicon (SI): tối đa 0,40%

Mangan (MN): tối đa 0,30%

Titanium (Ti): tối đa 0,20%

Các yếu tố khác: Tối đa 0,05% mỗi, tổng số tối đa 0,15%

Quy trình sản xuất (cho những cái chết nhỏ): Việc sản xuất 7075 rèn chết nhỏ đòi hỏi phải kiểm soát quá trình cực kỳ nghiêm ngặt, nhằm mục đích tối đa hóa tiềm năng cường độ cực cao của nó trong khi tối ưu hóa khả năng chống bẻ khóa căng thẳng .}

Chuẩn bị nguyên liệu thô:

Thỏi 7075 chất lượng cao hoặc các thanh đùn có hàm lượng tạp chất thấp được chọn làm phôi giả . Vật liệu phải trải qua phân tích thành phần hóa học nghiêm ngặt và kiểm tra siêu âm để đảm bảo không có khiếm khuyết nội bộ .

Cắt:

Độ dài phôi được cắt chính xác theo kích thước và hình dạng rèn, đảm bảo khối lượng và trọng lượng đáp ứng các yêu cầu rèn chết .

Sưởi ấm:

Các phôi được làm nóng đồng đều trong một lò được kiểm soát chính xác (thường là giữa 400-470 độ, tránh quá nóng có thể gây ra sự tan chảy ranh giới hạt hoặc thô)

Chết hình thành:

Sử dụng búa rèn hoặc máy ép thủy lực, phôi nóng được đặt vào một cái chết được thiết kế sẵn và được hình thành bởi một hoặc nhiều cuộc đình công/áp suất chính xác . Khoang chết được thiết kế phức tạp để đảm bảo các đường dòng kim loại theo hình dạng của bộ phận, tinh chế các hạt và loại bỏ các khuyết tật bên trong {2

Đ trước rèn và kết thúc rèn: Đối với các hình dạng phức tạp, điều này có thể liên quan đến hai bước: trước khi nhét (chuẩn bị một khoảng trống thô) và hoàn thiện rèn (hình dạng tốt) . Số lượng và tốc độ biến dạng nên được kiểm soát nghiêm ngặt để tránh bị nứt .

Cắt tỉa:

Sau khi rèn, đèn flash dư xung quanh ngoại vi của rèn được gỡ bỏ .

Xử lý nhiệt:

Giải pháp xử lý nhiệt: Việc rèn được làm nóng đến khoảng 475 độ ± 5 độ và được giữ trong thời gian đủ để cho phép các yếu tố hợp kim hòa tan vào dung dịch rắn . cho 7075, độ chính xác cao trong nhiệt độ dung dịch là rất quan trọng để tránh bị tăng cường (gây ra sự tan chảy biên hạt) .

Làm dịu đi: Làm mát nhanh từ nhiệt độ giải pháp, thường bằng cách làm nguội nước (nhiệt độ phòng hoặc nước ấm), để giữ lại dung dịch rắn siêu bão hòa . Tốc độ làm nguội rất quan trọng đối với các tính chất cuối cùng .}

Điều trị lão hóa:

T6 Temper: Điều trị lão hóa nhân tạo tiêu chuẩn (thường được giữ ở 120 độ trong 24 giờ hoặc lâu hơn) để đạt được sức mạnh tối đa, nhưng nó nhạy cảm với SCC .

T7351 Temper: Điều trị lão hóa nhân tạo hai giai đoạn hoặc nhiều giai đoạn (E . g ., giữ ở 107 độ trong 8 giờ, sau đó ở 163 độ trong 15 giờ), nhằm mục đích cải thiện khả năng bẻ khóa căng thẳng (SCC)

Làm thẳng & giảm căng thẳng (E . g ., T7351):

Có thể cần phải thẳng cơ học sau khi dập tắt để điều chỉnh kích thước .

Đối với T7351 Temper, giảm căng thẳng kéo dài thường được thực hiện sau khi làm nguội để giảm đáng kể việc dập tắt ứng suất dư, giảm thiểu biến dạng gia công và cải thiện độ ổn định kích thước .}

Hoàn thiện & kiểm tra:

Deburring, bắn peening (cải thiện hiệu suất mệt mỏi), kiểm tra kích thước, kiểm tra chất lượng bề mặt .

Cuối cùng, thử nghiệm không phá hủy toàn diện (e . g ., siêu âm, thâm nhập) và các thử nghiệm thuộc tính cơ học được thực hiện để đảm bảo sản phẩm đáp ứng thông số kỹ thuật .}

7075 Sắp rèn chết nhỏ thể hiện các tính chất cơ học đặc biệt trong các tempers T6 và T7351, làm cho chúng trở thành một lựa chọn ưa thích cho các ứng dụng tải cao, cường độ cao .}

Tính đồng nhất về tài sản và dị hướng:

Quá trình rèn chết truyền dòng hạt tuyệt vời đến 7075 rèn, cho phép chúng thể hiện các tính chất tối ưu trong các hướng tải chính và cải thiện các tính chất ngang, giảm bất đẳng hướng tổng thể .}}}}}}}}}}}}}}

Tính khí T7351 hy sinh một lượng nhỏ sức mạnh thông qua điều trị lão hóa được điều chỉnh để cải thiện đáng kể khả năng chống lại vết nứt ăn mòn căng thẳng (SCC) theo hướng ngang (SL) và chuyển đổi ngắn (ST) .}}}}}}}}}}}}}}}}

Cấu trúc vi mô của 7075 rèn chết nhỏ là cốt lõi của sức mạnh cực cao và độ tin cậy đặc biệt của chúng .

Các tính năng vi cấu trúc chính:

Cấu trúc hạt tinh chế và dày đặc:

Quá trình rèn hoàn toàn phá vỡ các loại ngũ cốc thô, hình thành các hạt mịn, đồng nhất và các hạt được kết tinh lại dày đặc, loại bỏ các khuyết tật đúc như độ xốp và túi khí .

Các phân tán được hình thành bởi các yếu tố như crom (CR) và mangan (Mn) có hiệu quả pin ranh giới hạt, ức chế sự phát triển hạt và kết tinh lại quá mức, duy trì tăng cường hạt mịn .}}}}}}}}}}}}}}}

Dòng hạt được tối ưu hóa và liên tục:

Khi các luồng kim loại trong khoang chết, các hạt của nó được kéo dài và hình thành các dòng chảy sợi liên tục dọc theo các cấu trúc bên ngoài và bên trong phức tạp của phần .

Sự liên kết dòng hạt này với hướng ứng suất chính của bộ phận trong điều kiện hoạt động thực tế chuyển tải hiệu quả, cải thiện đáng kể hiệu suất mệt mỏi của bộ phận, độ bền tác động và khả năng chống bẻ khóa căng thẳng ở các khu vực quan trọng (E . g .

Phân bố đồng đều của các giai đoạn tăng cường (kết tủa):

Trong tính khí T6, các pha tăng cường chính (e . g ., η 'hoặc các vùng GP) kết tủa đồng đều như các hạt tốt, phân tán trong các hạt, cung cấp cường độ cao nhất .

Trong tính khí T7351, thông qua sự lão hóa hai giai đoạn hoặc nhiều giai đoạn, các pha cân bằng phân phối đồng đều hơn, được phân phối đồng đều hơn (MGZN₂) được hình thành và kết tủa ranh giới hạt trở nên thô hơn và không liên tục.

Độ sạch luyện kim cao:

Die rèn là dày đặc bên trong, không có khiếm khuyết (như co ngót, độ xốp, vùi thô) .

Kiểm soát chặt chẽ các yếu tố tạp chất như sắt (Fe) và silicon (SI) giảm thiểu sự hình thành các pha giàu sắt hoặc silicon thô, giòn, tăng cường hơn nữa độ dẻo dai và kháng mỏi của vật liệu .

7075 rèn chết nhỏ có thể đạt được độ chính xác cao và hình dạng phức tạp trong sản xuất .}

Khả năng tùy chỉnh:

Thiết kế và sản xuất chết có thể được thực hiện dựa trên các mô hình CAD khách hàng chi tiết và bản vẽ kỹ thuật .

Các dịch vụ như hình thành trước, rèn hoàn thiện, cắt tỉa, xử lý nhiệt và gia công thô/hoàn thiện có thể được cung cấp .

Các tính chất của hợp kim 7075 phụ thuộc rất nhiều vào xử lý nhiệt, đặc biệt là điều trị lão hóa .

Hướng dẫn lựa chọn tính khí:

T6 Temper: Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu sức mạnh cuối cùng trong đó môi trường không gây nguy cơ bị nứt ăn mòn căng thẳng .

T7351 Temper: Sự lựa chọn ưa thích cho các ứng dụng công nghiệp hàng không vũ trụ và trách nhiệm cao, cung cấp khả năng chống nứt ăn mòn căng thẳng tuyệt vời và sự ổn định kích thước trong khi duy trì cường độ cao .

7075 rèn chết nhỏ có khả năng vận động tốt, nhưng khả năng hàn kém .

Hướng dẫn chế tạo:

Khả năng gia công: 7075 trong T6/T7351 Temper có độ cứng cao và khả năng gia công tốt, cho phép sử dụng chất lượng bề mặt cao ., nên sử dụng các công cụ sắc nét và chú ý đến việc sơ tán chip và làm mát .

Khả năng hàn: Hàn tổng hợp thông thường của hợp kim 7075 rất kém, rất dễ bị nứt nóng và mất sức mạnh nghiêm trọng . do đó, đối với các ứng dụng cần tham gia, buộc cơ khí (e . g {{3} Hàn, Ma sát xào FSW) thường được sử dụng .

Ứng suất dư: Đã làm nguội 7075 rèn có ứng suất dư cao . đặc biệt đối với các bộ phận gia công chính xác, T7351 (với giảm căng thẳng kéo dài) có thể kiểm soát sự biến dạng gia công một cách hiệu quả .}}}}}}}}}}

7075 Khả năng chống ăn mòn của hợp kim vượt trội hơn so với hợp kim chuỗi 2xxx, nhưng vừa phải giữa các hợp kim nhôm cực cao, đặc biệt nhạy cảm với ăn mòn tẩy da chết và nứt ăn mòn ứng suất (SCC) .}}

Chiến lược bảo vệ ăn mòn:

Lựa chọn hợp kim và tính khí: Đối với hầu hết các ứng dụng, đặc biệt là hàng không vũ trụ, tính khí T7351 hoặc T7651 được khuyến nghị mạnh mẽ để tối đa hóa vết nứt ăn mòn ứng suất và khả năng chống ăn mòn .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

Xử lý bề mặt:

Anod hóa: Phương pháp bảo vệ phổ biến và hiệu quả nhất, tạo thành màng oxit dày đặc trên bề mặt rèn, tăng cường ăn mòn và kháng mòn . cho 7075, anod hóa axit crom (CAA) và anod hóa axit sunfuric (SAA) đều phù hợp .

Lớp phủ chuyển đổi hóa học: Phục vụ như là sơn lót tốt cho sơn hoặc chất kết dính, cung cấp bảo vệ ăn mòn bổ sung .

Hệ thống lớp phủ hiệu suất cao: Lớp phủ chống ăn mòn có thể được áp dụng trong môi trường cực kỳ ăn mòn .

Quản lý ăn mòn điện: Khi tiếp xúc với các kim loại không tương thích, các biện pháp cô lập (e . g ., các miếng đệm, lớp phủ cách điện) phải được thực hiện để ngăn chặn sự ăn mòn điện .

Cân nhắc thiết kế:

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cuối cùng: 7075 cung cấp tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng đặc biệt, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ngành công nghiệp ô tô hàng không vũ trụ và hiệu suất cao trong đó cần giảm trọng lượng cực độ .}

Độ tin cậy cao: Sự kết hợp của quá trình rèn và cường độ cao của hợp kim 7075 đảm bảo độ tin cậy dài hạn của các bộ phận dưới tải trọng nghiêm trọng .

Tích hợp các hình dạng phức tạp: Rèn chết có thể tạo ra hình học phức tạp gần lưới, giảm đáng kể gia công tiếp theo, giảm chi phí sản xuất và thời gian dẫn đầu .

Hiệu suất mệt mỏi tuyệt vời: Thích hợp cho các thành phần chịu tải theo chu kỳ lặp lại .

Quản lý vết nứt ăn mòn căng thẳng: Chọn tính khí lão hóa thích hợp (T7351/T7651) là rất quan trọng để khắc phục độ nhạy SCC vốn có của nó .

Phương pháp tham gia: Với khả năng hàn kém của nó, thiết kế nên ưu tiên tham gia cơ học hoặc các phương pháp hàn trạng thái rắn tiên tiến .}

Kiểm soát chất lượng cho 7075 Sắp rèn hợp kim nhôm nhỏ là rất quan trọng, đặc biệt chú ý đến chất lượng bên trong, tính chất cơ học và khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất .

Quy trình kiểm tra tiêu chuẩn:

Chứng nhận nguyên liệu thô:

Phân tích thành phần hóa học (Máy quang phổ phát xạ quang) để đảm bảo tuân thủ AMS, ASTM, v.v.

Kiểm tra siêu âm (UT) để đảm bảo phôi không có khiếm khuyết nội bộ .}

Theo dõi quá trình giả mạo:

Giám sát thời gian thực về nhiệt độ rèn, áp suất và điều kiện chết .

Kiểm tra ngẫu nhiên trong quá trình về hình dạng rèn và kích thước .

Giám sát quá trình xử lý nhiệt:

Tính đồng nhất của nhiệt độ lò (mỗi AMS 2750E Lớp 1) và kiểm soát thời gian, đặc biệt là kiểm soát chính xác dung dịch và lão hóa nhiều giai đoạn .

Làm nguội nhiệt độ phương tiện và điều khiển cường độ kích động .

Phân tích thành phần hóa học:

Xác định lại thành phần hóa học hàng loạt của các lần rèn cuối cùng .

Kiểm tra tài sản cơ học:

Kiểm tra độ bền kéo: Các mẫu được lấy từ các vị trí và định hướng đại diện (theo chiều dọc, ngang, chuyển đổi ngắn) để kiểm tra UTS, YS, EL .}

Kiểm tra độ cứng: Các phép đo đa điểm để đánh giá tính đồng nhất tổng thể .

Kiểm tra tác động: Charpy V-notch TÁC ĐỘNG nếu được yêu cầu .

Thử nghiệm độ bền gãy: K1C hoặc JIC Kiểm tra cho các thành phần quan trọng .

Thử nghiệm Cracking Ăn mòn (SCC):

C-ring hoặc kiểm tra chùm tia uốn cong: Kiểm tra độ nhạy của SCC trên mỗi ASTM G38/G39 cho T7351/T7651 Tempers . Đây là một mục kiểm tra quan trọng cho hợp kim 7075 .}

Thử nghiệm không phá hủy (NDT):

Kiểm tra siêu âm (UT): Kiểm tra khiếm khuyết nội bộ 100% cho tất cả các phần rèn quan trọng để đảm bảo không có lỗ chân lông, vùi, phân tách, v.v ....

Kiểm tra thâm nhập (PT): Kiểm tra bề mặt 100% để phát hiện các khiếm khuyết phá vỡ bề mặt .

Kiểm tra hiện tại Eddy (ET): Phát hiện các khiếm khuyết bề mặt và gần bề mặt, cũng như tính đồng nhất vật liệu .}

Phân tích vi cấu trúc:

Kiểm tra kim loại để đánh giá kích thước hạt, liên tục dòng hạt, mức độ kết tinh lại, hình thái kết tủa và phân bố, đặc biệt là các đặc điểm của kết tủa ranh giới hạt .}

Kiểm tra chất lượng bề mặt và chiều:

Các phép đo chính xác bằng cách sử dụng calip, micromet, máy đo tọa độ (CMM) hoặc dụng cụ đo quang .

Phép đo độ nhám bề mặt .

Tiêu chuẩn và chứng chỉ:

Tuân thủ AMS 4133 (7075- T7351 rèn), AMS 4134 (7075- T7651 rèn), ASTM B247

Chứng chỉ hệ thống quản lý chất lượng: ISO 9001, AS9100 (không gian vũ trụ) .

EN 10204 Loại 3 . 1 Báo cáo kiểm tra vật liệu có thể được cung cấp và chứng nhận độc lập của bên thứ ba có thể được sắp xếp theo yêu cầu của khách hàng.

7075 Các bộ phận chết hợp kim nhôm nhỏ được sử dụng rộng rãi trong các trường thiết bị hàng không vũ trụ, hiệu suất cao và các thiết bị cao cấp do tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng đặc biệt của chúng, độ tin cậy và hiệu suất mệt mỏi cao .

Các khu vực ứng dụng chính:

Không gian vũ trụ: Các thành phần cấu trúc máy bay chịu tải chính (e . g ., phụ kiện spar cánh, khung, các thành phần bánh răng, gắn động cơ, track vạt), đầu nối quan trọng, các thành phần hệ thống thủy lực, khung tải cao .}}}

Ô tô hiệu suất cao: Các thành phần hệ thống treo cho xe đua hoặc phương tiện dân sự hiệu suất cao (e . g ., tay lái, cánh tay điều khiển), trung tâm bánh xe, các thành phần truyền động, gắn động cơ, theo đuổi sức mạnh và sức mạnh tối thượng.

Quốc phòng và quân sự: Các thành phần cấu trúc quan trọng cho các hệ thống vũ khí khác nhau, các bộ phận cơ thể tên lửa, các thành phần cầu chì, khung hệ thống nhắm .

Thiết bị thể thao: Các thành phần xe đạp cường độ cao (e . g ., cranks, pedals), thiết bị leo (e . g., carabiner cường độ cao)

Kỹ thuật cơ khí: Van áp suất cao, các thành phần bơm, kẹp, các thành phần cấu trúc dụng cụ chính xác cao và các ứng dụng khác đòi hỏi sức mạnh và độ cứng tối thượng .

Ưu điểm thiết kế:

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cuối cùng: Cung cấp khả năng chịu tải cao nhất trong khi giảm thiểu trọng lượng, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho thiết kế nhẹ .

Độ tin cậy cao: Sự kết hợp của quá trình rèn và đặc điểm hợp kim kết thúc các phần với sự mệt mỏi tuyệt vời, tác động và khả năng chống nứt ăn mòn căng thẳng (đặc biệt là trong Temper T7351), đảm bảo dịch vụ lâu dài trong môi trường khắc nghiệt .}}}}}}}}}}}

Hình dạng gần ròng và hình học phức tạp: Rèn chết có thể tạo ra các hình dạng phức tạp gần với kích thước cuối cùng, giảm đáng kể việc gia công và chất thải vật liệu tiếp theo, giảm chi phí và thời gian dẫn đầu sản xuất .

Hiệu suất mệt mỏi tuyệt vời: Thích hợp cho các thành phần chịu tải theo chu kỳ lặp lại .

Hạn chế thiết kế:

Chi phí cao: So với các hợp kim nhôm khác, 7075 rèn có nguyên liệu thô và chi phí xử lý cao hơn .}

Độ nhạy của SCC: Tính khí T6 nhạy cảm với SCC, giới hạn lựa chọn của nó trong một số môi trường ứng dụng . Các nhiệt độ ổn định hơn như T7351 hoặc T7651 phải được sử dụng .}

Khả năng hàn kém: Các phương thức hàn hợp nhất truyền thống không được khuyến nghị, giới hạn các lựa chọn phương thức kết nối .

Giới hạn kích thước: Kích thước rèn chết bị giới hạn bởi cái chết và thiết bị; Các thành phần rất lớn rất khó để rèn trong một mảnh .

Hiệu suất nhiệt độ cao: Không phù hợp với môi trường hoạt động dài hạn trên 120 độ .

Cân nhắc về kinh tế và bền vững:

Ứng dụng có giá trị cao: 7075 rèn được sử dụng chủ yếu trong các trường có yêu cầu về hiệu suất và độ tin cậy cực kỳ cao, trong đó chi phí cao của chúng được bù đắp bởi các thuộc tính đặc biệt của chúng .

Hiệu quả sử dụng tài nguyên: Die rèn là một quá trình định hình gần lưới hiệu quả, giảm chất thải vật liệu .

Sự thân thiện với môi trường: Hợp kim nhôm có khả năng tái chế cao, phù hợp với các nguyên tắc sản xuất xanh và nền kinh tế tuần hoàn .

Chú phổ biến: 7075 hợp kim nhôm nhỏ, Trung Quốc 7075 Hợp kim nhôm nhỏ Các nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy