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，

[1]

它能改善钢的切削性能。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1，一般大约只有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，

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。在两组平均数据中，误差越大并且在平均偏差的每一组数据中范围越小，就越有可能误差是真实误差。

在每个条件中所有试验都有九个试样。这个结论来于16组独立数据（9+9−2 =16）的结果。 一种T -1.75估计是指有90％的信任度这两套数据是真正的误差。一种2.12T-估计是指有95％的信任度，而这个误差是真实误差。

t-实验的结果见表2。第一列的数是2小时的低温处理后所得到的数据。所有的数据都是信任度非常小的t值。这表明，在2个小时的低温处理下的试样并没有改变其基本的力学性能。第二列数据是经过48小时的处理所得到的实验数据。从这一系列的数据表明有较高的概

率是48小时的深冷处理对一些力学性能有实际效果，尽管有时候它也很小。

表2显示，大约有90-95％的信任度（t>1.75），即经过48小时的深冷处理可以使得强度、韧性和硬度有变化。在百分比伸长的实验测定中没有什么变化。比例极限和屈服强度大约有1%的增长，极限拉伸强度有0.5%的增长（表1）。布氏硬度大约有半个百分点的下降。夏比冲击韧性表明，最大的变化（增加11％）是48小时的低温处理。

作为统计分析，如果要确定是48ħ的低温处理效果，这一作用的机制是未知的。以应力和硬度的同步增加是难以做到的。

本次实验的目的是要确定深冷处理对7075 - T651铝合金的影响。相关数据表明， 2小时的低温处理对其基本力学性能并没有显著效果。而经过48 h的冷处理后，强度和韧性略有增加，硬度略有下降。无法解释在为什么在这个时间的冷处理可以影响合金的性能。

为了证实深冷处理的确有效果，应做进一步的试验。应当延长处理时间（如96小时或以上），以确定是否冷处理时间的确有影响。先进的显微镜，如透射电子显微镜（TEM），也应进行评估的微观组织的变化。

表1结果为力学性能测试 比例极限/MPa 0.2％屈服强度/MPa 极限拉伸强度/MPa %EL，51毫米轨距 简支梁强度 硬度150 BHN（约80包） 比例极限 屈服强度 极限拉伸强度 %EL，51毫米轨距 夏比冲击 硬度 0.26 0.00 0.02 0.60 0.62 0.74 参考评估[5] 505 570 11 本次试验结果 484 530 583 16.8 8.5 91.3 RB 2小时后结果 2.0 2.0 1.78 0.37 1.72 2.14 2小时 48小时 485 530 583 17.1 8.8 91.1 RB 491 534 585 17 9.5 90.8 RB 百分误差 48小时 +1.5 +0.8 +0.3 +1.2 +11.8 −0.5 表2的T -估计的力学性能结果 48小时后结果 致谢

对Nels Plough和Stack Metallurgical Services，Portland Oregon在低温处理和进行硬度测试时所提供的协助，作者在此表示诚挚的感谢。这项研究资助基金由波特兰大学的Arthur Butine Grant提供。

参考文献

1. C. Wilkins: “Cryogenic Processing: The „Big Chill‟,” EDM Today,1999, May/June, pp. 36-44.

2. D.N. Collins: “Cryogenic Treatment of Tool Steels,” Adv. Mater. Pro-cesses, 1998, December, pp. H23-H29.

3. K. Moore and D.N. Collins: “Cryogenic Treatment of Three Heat-Treated Tool Steels,” Key Eng. Mater., 1993, 86-87, pp. 47-54.

4. J. Villafuerte: “Improving Contact-Tube Performance Through Cryo-genics,” Welding J., 2000, October, pp. 45-48.

5. Metals Handbook, Properties and Selection: Nonferrous Alloys andPure Metals, Vol. 2, 9th ed., ASM International, Metals Park, Ohio,1978, p. 62.