1 前言

7003在Al-Zn-Mg-（Cu）系中是屬于一種典型的中強、可焊合金, 該鋁合金有良好的塑性加工性能，人工時效后具有適中的強度，特別需指出的是，該鋁合金焊接性能優良。因此,在車輛、建筑、橋梁、工兵裝備和大型壓力容器等方面都得到了廣泛應用[1-5]。2010年，我司接到新加坡某公司訂單，為斷面較復雜的空心鋁型材，客戶要求鋁合金狀態為7003-T6，性能要求如表1所示，從產品結構看，該鋁型材只能采用在線淬火生產，為此，工藝部對合金熱處理工藝進行了研究，并將研究成果用于實際，生產出了滿足客戶要求的產品。

表1 7003-T6性能要求

1.1 材料及試驗方法

試驗鋁合金為我司熔鑄車間提供，采用半連續鑄造生產Ф165mm直徑鑄錠，成分按照國家標準要求如表2所示，擠壓在1650T臥式油壓擠壓機上進行，擠壓系數為20，固溶熱處理在SX2-8-10型馬弗爐內進行，樣品在DHG-9075A型鼓風爐內進行時效，大生產樣品進行在線風淬及水霧淬火，并于14m長時效爐進行時效，力學性能在SANS CMT-5105電子拉伸試驗機上進行。

表2 7003鋁合金成分范圍

先將擠壓態樣品分別在440、450、460、470、480℃溫度下固溶0.5小時，水冷淬火，并進行105℃/6h+165℃/8h雙極時效，考察固溶溫度對時效后合金性能的影響，為在線淬火出口溫度提供依據。第二步擠壓后進行在線風冷及水霧淬火，并對停放時間對性能影響進行研究，同時優化雙級時效工藝。

1.2實驗結果與討論

1.2.1固溶淬火工藝優化

7003鋁合金分別在440、450、460、470、480℃下固溶0.5小時，水冷淬火，并進行105℃/6h+165℃/8h雙極時效，力學性能結果如表3所示：

表3 7003鋁合金在不同固溶條件下的性能

從上表可以看出，在不同的固溶溫度下，7003鋁合金的抗拉強度、屈服強度之間的偏差值均不超過10Mpa，延伸率也不超過1.5%，可以認為7003鋁合金的固溶溫度范圍寬，在440-480℃溫度范圍內，固溶溫度變化對力學性能的影響不大。

2 在線淬火工藝對鋁合金性能的影響

在擠壓生產現場，在擠壓出口處分別對擠壓鋁型材進行風冷淬火和水冷淬火，并于120℃條件下時效24小時，性能對比如表4所示。

表4 不同淬火工藝對力學性能的影響

從表4可以看出，經風冷淬火后，性能與擠壓態基本相當，抗拉強度、屈服強度遠低于標準要求，說明過飽和固溶體在型材溫度降低到室溫前基本分解完畢，經水霧淬火后，鋁合金性能明顯提升，可滿足要求，是合適的生產工藝。

3 停放時間對合金性能影響

將生產出來的鋁型材停放0天、3天及15天后分別于120℃下時效24小時，性能對比如表所示。

表5 停放時間對7003鋁合金性能的影響

從表可以看出，隨著停放時間的增加，合金強度略有提升，與0停放相比，停放15天后合金的抗拉強度提高12Mpa，屈服強度提高20Mpa，而延伸率仍然保持在15.5%的高水平。

4 雙級時效工藝研究

第一級時效探究

第二級時效制度保持165℃/8h不變，第一級分別采用95℃和105℃進行時效，時間分別為4、6、8小時，結果如表6所示：

表6 第一級時效工藝對7003鋁合金性能影響

從表5可以看出，第二級時效制度為165℃/8h時，第一級選取95度，時間為8小時性能比較好，抗拉強度、屈服強度及延伸率分別可達335Mpa、289Mpa和14.5%，但未能達到客戶的使用要求，為此，第一級時效制度定為105℃，優化第二級制度，溫度分別為145、155和165℃，時間分別為6、8、10、12、16、24小時，結果如下表所示。

B1：第二級時效溫度為145℃

B2:第二級時效溫度為155℃

B3：第二級時效溫度為165℃

根據上表的實驗結果，第一級為105℃/6h時，第二級取145度時候，6小時性能較好，抗拉強度、屈服強度及延伸率分別可達390Mpa、352Mpa和15.8%，滿足客戶使用要求，同時，與120℃/24h的單級時效相比，強度降低10Mpa左右，但可縮短時效時間10小時以上，顯著降低生產成本和提高效率。

5 結論

對于7003鋁合金固溶熱處理工藝進行了實驗室研究，淬火后經雙級時效，T6態合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別可達405MPa、351MPa和13%，在此基礎上，進一步研究在線淬火工藝、停放時間及時效熱處理等工藝參數對性能的影響，經在線淬火，停放15天及單、雙級時效后，抗拉強度、屈服強度和延伸率分別可達407MPa、353MPa和15.5%和390MPa、353MPa和15.8%。
(1)  7003鋁合金淬火溫度范圍寬，在440-480℃的溫度范圍內淬火，合金性能變化不明顯。

(2)  隨著停放時間的延長，7003合金性能有所增加，但幅度不大。

(3)  7003鋁合金最佳的雙級時效工藝為105℃/6h+145℃/6h，抗拉強度、屈服強度及延伸率分別可達390Mpa、352Mpa和15.8%。