本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种7055铝合金及其时效工艺。
背景技术
高强铝合金是航空工业的主要结构用材之一。现代航空工业的发展,要求航空结构材料具有更高的强度、更好的断裂韧性(kic)、抗应力腐蚀开裂性能(scc)和抗疲劳性能。7055超高强铝合金是目前变形铝合金中强度最高的合金，美国铝业公司生产的7055-t77合金板材强度比7150的高出10％，比7075的高出30％,而且断裂韧性较好,抗疲劳裂纹扩展能力强。该合金对晶间破裂和腐蚀都有抵抗力。东北轻合金有限责任公司的技术人员与东北大学、中南大学、北京有色金属研究总院的专家学者一起对7055合金做了大量细致的研究。结果表明7055合金之所以具有如此好的综合性能是由于它的化学元素组成和微观结构决定的。为了更好地应用该合金，基于此，研究了一种7055铝合金及其时效工艺。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种7055铝合金及其时效工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种7055铝合金，包括以下质量百分比原料：
作为本发明的优选方式之一，所述质量百分比原料为：
作为本发明的优选方式之一，所述质量百分比原料为：
作为本发明的优选方式之一，所述质量百分比原料为：
本发明还公开了一种7055铝合金的时效工艺，所述7055铝合金经470℃×4h固溶后，在不同时效温度下进行不同时间的单级时效处理，最后空冷；时效处理工艺的制定综合考虑了合金成分、加工方法、显微组织、制品形状、加热条件、加热介质、装炉量以及基本保温时间等因素，共9种时效处理工艺。
作为本发明的优选方式之一，所述不同时效温度与时间为：100℃×4h、100℃×8h、120℃×4h、120℃×8h、150℃×4h、150℃×8h。
作为本发明的优选方式之一，所述最优时效温度与时间为：120℃×4h。
本发明相比现有技术的优点在于：本发明7055铝合金强度高，断裂韧性较好，抗疲劳裂纹扩展能力强，该合金对晶间破裂和腐蚀都有抵抗力，本发明的7055铝合金的最佳单级时效工艺为120℃×4h，时效后的抗拉强度达到660mpa。tem分析结果表明，7055铝合金在120℃时效4h时主要析出相为gpi区，至时效8h时，基体内开始出现η'相与gpi区并存，随着时效时间的延长，合金中的η'相体积分数不断增加，到时效时间为24h，合金晶内析出相基本以η'相为主。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一：
一种7055铝合金，包括以下质量百分比原料：
实施例二：
一种7055铝合金，包括以下质量百分比原料：
实施例三：
一种7055铝合金，包括以下质量百分比原料：
实施例四：
一种7055铝合金，包括以下质量百分比原料：
实施例五：
本发明还公开了一种7055铝合金的时效工艺，所述7055铝合金经470℃×4h固溶后，在不同时效温度下进行不同时间的单级时效处理，最后空冷；时效处理工艺的制定综合考虑了合金成分、加工方法、显微组织、制品形状、加热条件、加热介质、装炉量以及基本保温时间等因素，共9种时效处理工艺。
作为本发明的优选方式之一，所述不同时效温度与时间为：100℃×4h、100℃×8h、120℃×4h、120℃×8h、150℃×4h、150℃×8h。
作为本发明的优选方式之一，所述最优时效温度与时间为：120℃×4h。
以下为本发明的元素组成及作用：
7055合金包括主合金元素zn、mg、cu和微量元素zr，以及少量的杂质元素fe和si。由于大部分合金元素在al中的固溶度低，合金的组织为固溶体基体上分布着不同尺度的复相颗粒。其中有尺寸在um以上的粗大结晶相颗粒、高温沉淀的尺寸在um以下的弥散相颗粒和时效析出的尺寸在0.1um以下的析出相微粒。合金元素和杂质元素的含量超过其在al中的极限固溶度,即导致粗大的结晶相颗粒。粗大的结晶相颗粒是应力集中和裂纹萌生之处,对7055铝合金的断裂韧性、疲劳性能和应力腐蚀开裂均有显著影响。减少粗大结晶相颗粒是发展高性能al合金首先需要解决的问题。7055超高强铝合金中，mg和zn的含量较高。zn为7.6％～8.4％,mg为1.8％～2.3％,zn/mg比大于3。zn、mg和cu对热处理效果的影响是不同的。增加zn和mg的浓度能同时提高淬火和时效效应,但是,当合金中含zn多于5％时,加入cu由于改变了固溶体浓度,只影响淬火效应。在合金中主要形成强化相mgzn2。mgzn2相在合金中的溶解度随温度的降低而急剧下降,具有很强的时效硬化能力。在固溶限范围内,提高zn、mg的含量可以大大提高强度,但会导致合金的韧性和抗应力腐蚀性能降低。在其溶解度范围内向含有zn和mg的合金中加入2％～3％的cu，能同时提高强度、相对延伸率、塑性、耐蚀性和重复加载抗力。高zn合金中,cu原子溶入gp区,可以提高gp区的稳定温度范围,延缓时效析出。cu原子还可溶入相和相中,降低晶界和晶内的电位差，提高合金的抗应力腐蚀能力。对于zn/mg比较大的合金,即使其cu含量较高,仍能保持较好的韧性。在超高强铝合金中保持较高的zn/mg比是得到良好性能的基础。cu能强化合金，主要通过固溶方式强化。向a-lzn-mg-cu系合金中加入mn、cr、zr之类的元素,能提高强度性能和耐腐蚀性能。含mn、cr元素的合金,其耐腐蚀性能明显高于不含mn、cr的合金。这些元素有利于提高合金的再结晶温度，阻止在热变形和随后淬火加热时再结晶过程的进行。最有效的添加元素是zr。加入zr，不论在加热变形之后还是在冷变形后,都能提高铝合金的再结晶温度。因此,使之有可能在热处理后获得非再结晶组织。为了进一步提高7055合金的强度,一般添加0.05％～0.25％的zr。zr和al结合形成al3zr金属间化合物，这种金属间化合物有两种结构形态:从熔体中直接析出的al3zr为四方结构，可显著细化合金的铸态晶粒；另一种是铸锭均匀化过程中析出的球形粒子，具有li2结构,与基体共格,具有强烈地抑制热加工过程中再结晶的作用,微量zr可提高合金的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。此外，由于zr的淬火敏感性较小，zr还可以提高合金的淬透性和焊接性。
在7055超高强铝合金中，fe和si是有害杂质,可能生成(fe、cr)3sial12、(fe,mn,cu)a16、cu2feal7和mg2si等杂质相粗大粒子。在合金中主要以不溶或难溶的a1fesi等脆性相的形式存在。热加工变形后，容易形成沿变形方向断续排列的带状组织。塑性变形过程中，由于基体与脆性相变形不协调，容易在相界面上形成孔隙,产生微细裂纹，成为宏观裂纹的发源地，显著降低合金的断裂韧性。7055超高强铝合金是在7075铝合金的基础上进一步控制这两种有害元素的含量发展起来的。7055超高强铝合金的fe的含量必须控制在0.15％以下,si含量控制在0.1％以下。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。