航空器的优选结构铝合金7A09

在中国航空航天器用铝材中，7A09合金是优选的主要受力结构件高强度合金之一，可供应的半成品有板材、带材、棒材、型材、厚壁管、锻件等，该合金的化学成分比7A04合金更加合理，因而有更为优越的综合性能，成为设计师主选材料之一，它的化学成分（质量%）：0.5Si，0.5Fe，（1.2~2.0）Cu，0.15Mn，（2.0~3.0）Mg，（0.16~0.30）Cr,(5.1~6.1)Zn,0.10Ti,其他杂质单个0.05，合计0.10，其余为Al。

7A09合金在退火与固溶处理状态有良好的成形性能，人工时效后成形性能较低，在T6状态有满意的断裂韧度；在T73过时效下的强度虽比T6状态时的较低，但具有良好的抗应力腐蚀开裂性能，且具有较高的韧性。T76材料有高的抗剥落腐蚀性能。T74同时具有高的强度和抗应力腐蚀开裂性能。

7A09合金的抗拉强度Rm比2A12和2A14铝合金的高，而且抗应力腐蚀开裂性能也比它们的高，因此用它制造飞行器零部件，不仅有更大的减重效果，而且安全性更高了，其疲劳强度并未同步相应提高，因此在设计主要承受抗疲劳载荷零部件时，有必要认真考虑此问题。温度升高时，7A09合金强度下降较快，故其工作温度不宜超过125℃。

7A09合金的不完全退火规范：290℃~320℃，2h~4h,空冷；完全退火规范：（390℃~430℃）/（0.5h~1.5h），以≤30℃/h的冷却降温速度冷至≤200℃，然后出炉空冷。

该合金的固溶处理温度460℃~475℃，但包铝板材的处理温度宜靠下限，不宜多于2次，以免合金元素穿透包铝层，降低材料的抗蚀性，冷却介质为室温、温水或其他适宜介质，转移不应＞15s。T6板材的处理温度（135℃±5℃）/（8h~16h），其他材料的为（140℃±5℃）/16h，T73板材、挤压材及锻件的人工时效规范见表。

7A09合金的熔炼设备与其他变形铝合金的相同，熔炼温度710℃~750℃，铸造温度710℃~735℃，锭的尺寸较小选用偏低一些的铸造温度，合金的熔化温度477℃~638℃。

7A09合金是一种重要的受力结构铝合金，在歼击机、中程轰炸机、运输机及教练机制造中获得了广泛的应用，用于制造前起落架零件、机翼前梁、大梁、机身对接框支臂与支柱、隔板、肋板、主梁接头、平尾上下壁板、液压系统零件、液压油箱活塞杆与内外筒等关键零件。

7A09-T73合金的断裂韧度（Kc，N/mm2，）比T6材料的高，而裂纹扩展速率又比T6材料的低，它的疲劳强度也优于T6材料，热导率也比T6状态的高一些，25℃时为156W/(m.℃)；7A09-T6合金50℃时的比热容为888J/（kg.℃），室温电导率18.5MS/m。除应力腐蚀开裂性能以外，7A09合金的一般抗腐蚀性能与2A12合金的相当。7A09合金S-T方向有应力腐蚀尅列敏感性，L-T和L向的应力腐蚀门槛值大于300N/mm2，因此这两个方向上的抗应力腐蚀开裂性能足以满足使用要求。若要求更高，可使用T73材料，这种状态材料的抗拉强度Rm比T6材料的约低10%，但其L-T向的应力腐蚀开裂门槛值比300N/mm2的大不少。

对于既要求强度，又要考虑应力腐蚀开裂性能的零件，则宜采用T74状态材料。7A09-T74合金的模锻件的抗应力腐蚀开裂门槛值为210N/mm2。7A09合金的防腐蚀措施有阳极氧化、化学防腐处理和涂料涂层。

7A09合金的组织有α-Al固溶体与第二相质点组成，第二相质有三类：第一类为合金凝固时形成的金属间化合物如Al7FeCR、Al3Fe、Mg2Si，尺寸较大，在压力加工时被压碎，呈块状，成串分布，尺寸为0.5μm~10μm,加热时不溶于固溶体，降低材料的韧性；第二类是含铬的质点如Al2CrMg2，它们是锭坯在均匀化与加工前的加热过程中从固溶体中析出的，其大小为0.05μm~0.5μm，对材料的再结晶过程与晶粒长大有明显阻碍作用；第三类是时效强化相，固溶处理时融入固溶体中，时效从固溶中析出，是影响材料性能的重要因素。T6状态材料强化质点主要是≤4nm的GP区，T74材料的主要强化质点是5nm~6nm的过渡相η'，T73材料的强化相是8nm~12nm的过渡相η'及20nm~80nm的η相质点。

7A09-O材料的成形性能与2A12-O合金的相当，在180℃~370℃有良好的可成形性；新淬火材料的可成形性与2A12合金的大致等同，板材淬火后在室温下4h内仍有良好的可成形性，冷冻保持可成形性的时间：0℃时24h,-7℃时3d,-18℃时7d。

7A09合金的锻造温度320℃~440℃，开锻温度宜≤400℃，过高会产生热脆，特别在自由锻时尤应谨慎。7A09合金不易熔焊，即便电阻焊也不如2A12合金。锻件可在≤80℃的热水中淬火。淬火及时效后的7A09合金有良好的可切削性能。