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摘要：铝合金产品在目前的市场上已经屡见不鲜，也是金属制造行业中一项极为重要的分支。本文采用挤压棒直接冷挤压的方法对7B50-T745l铝合金厚板进行了孔挤压强化，对比分析了其孔挤压前后疲劳寿命状态原因；并与第三代高纯7B50-T745l铝合金厚板孔挤压强化效果进行对比。通过扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及x射线应力（XRD）等方法，研究了两种合金的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔表层的残余应力场。结果表明，采用4%～6%的挤压量对7B50-T745l厚板进行挤压强化可取得较好的疲劳强化效果，试件的疲劳寿命是未挤压强化前的29倍；而7B50-T745l铝合金厚板疲劳寿命仅是未挤压强化的5.5倍。孔挤压后，7B50-T745l厚板在强化层产生位错缠结及残余压应力，压应力层深度约为7.3mm，最大残余压应力出现在距孔边约1mm处，应力值为387MPa。强化层内形成的位错胞状结构和残余压应力可有效延缓疲劳裂纹的扩展速率，从而提高试件的疲劳寿命。
关键词：铝合金 板材 7B50-T7451 应力
中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-637-01
7B50-T745l铝合金是目前最为常见的一种，也是第四代铝合金中最具代表性的一种。这种合金是在原来7050合金的基础上，不断引进新技术、调整原来合金元素的含量形成的一种最新的合金产品。7B50合金的生成是采用提高合金中铜元素含量以及锌、镁元素的方法，这种方法研制出来的高强铝合金在目前应用极为广泛，已成为各种高新机械的整体框架、梁、接头等主要承力结构，更是新系统中一项极为关键的环节。由于产品的应力集中，产生疲劳裂缝的效率低，能够及时地降低零件疲劳寿命，因此在工作中通常都是采用空挤压技术来进行性能研究的，以改善产品的疲劳应力和使用寿命。
一、7B50-T7451铝合金概述
铝合金是现代化工业生产中应用最为广泛的结构材料，是有色金属材料，被广泛的应用在航空、汽车制造、机械制造以及化学工业当中。随着近几年来学术的不断进步和工业生产技术的日益发展，铝合金产品不断的涌现了出来，使得铝合金的工艺性研究也越来越深入。
1、铝合金分析
所谓的铝合金主要指的是以铝为基体元素，并在其中加入其它元素合成的一种综合材料，也被人们称之为合金。目前，我们在生活和工作中常见的铝合金主要指的是以铝为基础元素的合金，而合金元素在目前常见的有铜、硅、锌、镁等。截至目前的社会发展中，铝合金已经广泛的应用在各种生产工业当中，同时其也有效的促进了我国工业技术的进步。
2、7B50-T7451铝合金
7B50-T7451铝合金也被人们称之为第四代铝合金或者高性能铝合金，这种铝合金的出现是在传统7050铝合金的基础上，通过调整各种合金元素的含量、比例以及效果构成的。截至目前，7B50-T7451铝合金通常都是采用合金中的铜元素以及锌、镁、锰元素比的方法来进行研制的一种高强铝合金。
3、孔挤压工艺
在改革开放以来的三十多年时间中，铝合金技术得到了前所未有的发展，其检测和性能检查技术也得到了有效的提升。截至目前，生产和制造中，孔挤压强化技术的应用越来越广泛，已成为航天、机械制造、化学工业等众多领域广泛应用的一种。这种技术在应用中是采用芯棒直接挤压或者开缝内挤压孔壁两种方法构成的，是利用强化后在孔壁表层形成的残余应力层作为主要的技术方法，从而提高材料的使用寿命。目前，在铝合金制造和生产中，我们常见的工作原理是利用残余应力为基础和分析其分布情况进行研究的，这种研究措施的采用对于铝合金的整体性能极为关键。
二、7B50-T7451铝合金板材孔挤压工艺性能研究
铝合金由于本身密度低、强度高、塑性好的优势被广泛的应用在社会个行业中，其优质硬性甚至是达到钢材结构的要求，且具备着良好的导电性、导热性和抗腐蚀性，更是工业上采用最为广泛的一种。因此对其进行性能研究极为关键，是现代化社会发展中能够一项备受工作人员重视的一种。孔挤压工艺作为目前极为常见的一种工艺手段，其在应用中是针对7B50-T7451铝合金孔连接处的应力分布能入手分析，通过采用孔挤压强化技术进行强化，并使得其与第三代铝合金结构相比较存在重大的优势。
1.实验材料和方法
1.1.材料
实验材料是整个实验研究中不可缺少的重要基础环节，也是研究的目标之一，在铝合金板材孔挤压工艺性能研究中，我们所选择的材料是以7B50-T7451铝合金厚板为主，合金成分主要包含有锌6～7%，镁含量为2～2.8%，铜含量为1.8～2.6%，锆的含量为0.08～0.16%等。
1.2、方法
在实验的过程中（如图），沿着7B50-T7451和7050-T7451铝合金厚板的竖向线切去一定的含量作为疲劳试样，并针对其试样进行深入的总结和分析，从而使得其孔挤压强化棒能够直接深入的插入其中能够，并针对其应力比进行分析。通过这种方法，孔挤压强化工作中所采用的芯棒是直接以冷挤压方式在设备上进行检测的，而挤压的含量则控制在4～6%，每个样品都提出五个不同的疲劳试样。
2 实验结果
2.1 疲劳寿命
在4%一6%的挤压量下，7B50-T7451，7050-T745l孔挤压前后的疲劳寿命疲劳性能结果极为明显。未进行孔挤压强化的7B50-T7451，7050-T7451合金厚板的疲劳寿命相当，在指定条件下，疲劳寿命均达到3×104次以上。经孔挤压强化后，7B50-T7451合金的疲劳寿命为9.2×105次，是未挤压强化时疲劳寿命的29倍，而7B50-T7451合金疲劳寿命为1.8×105次，是未挤压强化时疲劳寿命的5.5倍。结果表明7B50-T7451合金不仅具有良好的综合性能，而且经孔挤压强化后，合金表现出更好的强化效果。
2.2微观组织分析
利用SEM观察7B50-T7451，7050-T7451合金疲劳断口形貌，确定疲劳源位置，并测量疲劳条带宽度在裂纹扩展过程中的变化情况。未挤压强化时，疲劳源位于孔内壁表层，在距疲劳源0.5mm处能观察到较清晰的疲勞条带，疲劳裂纹扩展区延伸到距疲劳源4mm处，随后疲劳条带消失，并观察到韧窝组织。孔挤压强化后，疲劳源仍位于孔壁表层，在距疲劳源4mm处方能观察到较为清晰的疲劳条带，疲劳裂纹扩展区延伸到距疲劳源9mm处，随后出现韧窝组织。
3、分析
从7B50-T7451，7050-T7451合金的疲劳试验断口形貌进行分析结果表明，挤压后的疲劳条件壁纸之前显著增长，并且7B50-T7451疲劳条带宽度随裂纹扩展变化速率最低。因此，孔挤压强化后7B50-T7451合金疲劳条带宽度随裂纹扩展增幅速率最低，与此对应其疲劳寿命最长；7050-T7451合金孔挤压强化后疲劳寿命次之，未强化处理的7B50-T7451，7050- T7451合金疲劳寿命最短。
4 结论
采用4%～6%的挤压量挤压7B50-T7451合金孔壁后，疲劳寿命得到显著提高。孔挤压强化后，在孔内壁表层形成高密度位错胞状结构，并产生残余压应力，从而降低了疲劳裂纹尖端的扩展速率，提高了疲劳寿命。铝合金的微观组织结构决定了孔挤压强化效果，较7050.17451合金相比，7B50-T7451合金拥有更显著的孔挤压强化效果。
参考文献
[1] 高玉魁. 孔挤压强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的影响[J]. 金属热处理. 2007（11）
[2] 傅仕伟，王珉，左敦稳. 冷挤压孔抗疲劳增寿机理与试验研究[J]. 航空工艺技术. 1998（01）
关键词：铝合金 板材 7B50-T7451 应力
中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-637-01
7B50-T745l铝合金是目前最为常见的一种，也是第四代铝合金中最具代表性的一种。这种合金是在原来7050合金的基础上，不断引进新技术、调整原来合金元素的含量形成的一种最新的合金产品。7B50合金的生成是采用提高合金中铜元素含量以及锌、镁元素的方法，这种方法研制出来的高强铝合金在目前应用极为广泛，已成为各种高新机械的整体框架、梁、接头等主要承力结构，更是新系统中一项极为关键的环节。由于产品的应力集中，产生疲劳裂缝的效率低，能够及时地降低零件疲劳寿命，因此在工作中通常都是采用空挤压技术来进行性能研究的，以改善产品的疲劳应力和使用寿命。
一、7B50-T7451铝合金概述
铝合金是现代化工业生产中应用最为广泛的结构材料，是有色金属材料，被广泛的应用在航空、汽车制造、机械制造以及化学工业当中。随着近几年来学术的不断进步和工业生产技术的日益发展，铝合金产品不断的涌现了出来，使得铝合金的工艺性研究也越来越深入。
1、铝合金分析
所谓的铝合金主要指的是以铝为基体元素，并在其中加入其它元素合成的一种综合材料，也被人们称之为合金。目前，我们在生活和工作中常见的铝合金主要指的是以铝为基础元素的合金，而合金元素在目前常见的有铜、硅、锌、镁等。截至目前的社会发展中，铝合金已经广泛的应用在各种生产工业当中，同时其也有效的促进了我国工业技术的进步。
2、7B50-T7451铝合金
7B50-T7451铝合金也被人们称之为第四代铝合金或者高性能铝合金，这种铝合金的出现是在传统7050铝合金的基础上，通过调整各种合金元素的含量、比例以及效果构成的。截至目前，7B50-T7451铝合金通常都是采用合金中的铜元素以及锌、镁、锰元素比的方法来进行研制的一种高强铝合金。
3、孔挤压工艺
在改革开放以来的三十多年时间中，铝合金技术得到了前所未有的发展，其检测和性能检查技术也得到了有效的提升。截至目前，生产和制造中，孔挤压强化技术的应用越来越广泛，已成为航天、机械制造、化学工业等众多领域广泛应用的一种。这种技术在应用中是采用芯棒直接挤压或者开缝内挤压孔壁两种方法构成的，是利用强化后在孔壁表层形成的残余应力层作为主要的技术方法，从而提高材料的使用寿命。目前，在铝合金制造和生产中，我们常见的工作原理是利用残余应力为基础和分析其分布情况进行研究的，这种研究措施的采用对于铝合金的整体性能极为关键。
二、7B50-T7451铝合金板材孔挤压工艺性能研究
铝合金由于本身密度低、强度高、塑性好的优势被广泛的应用在社会个行业中，其优质硬性甚至是达到钢材结构的要求，且具备着良好的导电性、导热性和抗腐蚀性，更是工业上采用最为广泛的一种。因此对其进行性能研究极为关键，是现代化社会发展中能够一项备受工作人员重视的一种。孔挤压工艺作为目前极为常见的一种工艺手段，其在应用中是针对7B50-T7451铝合金孔连接处的应力分布能入手分析，通过采用孔挤压强化技术进行强化，并使得其与第三代铝合金结构相比较存在重大的优势。
1.实验材料和方法
1.1.材料
实验材料是整个实验研究中不可缺少的重要基础环节，也是研究的目标之一，在铝合金板材孔挤压工艺性能研究中，我们所选择的材料是以7B50-T7451铝合金厚板为主，合金成分主要包含有锌6～7%，镁含量为2～2.8%，铜含量为1.8～2.6%，锆的含量为0.08～0.16%等。
1.2、方法
在实验的过程中（如图），沿着7B50-T7451和7050-T7451铝合金厚板的竖向线切去一定的含量作为疲劳试样，并针对其试样进行深入的总结和分析，从而使得其孔挤压强化棒能够直接深入的插入其中能够，并针对其应力比进行分析。通过这种方法，孔挤压强化工作中所采用的芯棒是直接以冷挤压方式在设备上进行检测的，而挤压的含量则控制在4～6%，每个样品都提出五个不同的疲劳试样。
2 实验结果
2.1 疲劳寿命
在4%一6%的挤压量下，7B50-T7451，7050-T745l孔挤压前后的疲劳寿命疲劳性能结果极为明显。未进行孔挤压强化的7B50-T7451，7050-T7451合金厚板的疲劳寿命相当，在指定条件下，疲劳寿命均达到3×104次以上。经孔挤压强化后，7B50-T7451合金的疲劳寿命为9.2×105次，是未挤压强化时疲劳寿命的29倍，而7B50-T7451合金疲劳寿命为1.8×105次，是未挤压强化时疲劳寿命的5.5倍。结果表明7B50-T7451合金不仅具有良好的综合性能，而且经孔挤压强化后，合金表现出更好的强化效果。
2.2微观组织分析
利用SEM观察7B50-T7451，7050-T7451合金疲劳断口形貌，确定疲劳源位置，并测量疲劳条带宽度在裂纹扩展过程中的变化情况。未挤压强化时，疲劳源位于孔内壁表层，在距疲劳源0.5mm处能观察到较清晰的疲勞条带，疲劳裂纹扩展区延伸到距疲劳源4mm处，随后疲劳条带消失，并观察到韧窝组织。孔挤压强化后，疲劳源仍位于孔壁表层，在距疲劳源4mm处方能观察到较为清晰的疲劳条带，疲劳裂纹扩展区延伸到距疲劳源9mm处，随后出现韧窝组织。
3、分析
从7B50-T7451，7050-T7451合金的疲劳试验断口形貌进行分析结果表明，挤压后的疲劳条件壁纸之前显著增长，并且7B50-T7451疲劳条带宽度随裂纹扩展变化速率最低。因此，孔挤压强化后7B50-T7451合金疲劳条带宽度随裂纹扩展增幅速率最低，与此对应其疲劳寿命最长；7050-T7451合金孔挤压强化后疲劳寿命次之，未强化处理的7B50-T7451，7050- T7451合金疲劳寿命最短。
4 结论
采用4%～6%的挤压量挤压7B50-T7451合金孔壁后，疲劳寿命得到显著提高。孔挤压强化后，在孔内壁表层形成高密度位错胞状结构，并产生残余压应力，从而降低了疲劳裂纹尖端的扩展速率，提高了疲劳寿命。铝合金的微观组织结构决定了孔挤压强化效果，较7050.17451合金相比，7B50-T7451合金拥有更显著的孔挤压强化效果。
参考文献
[1] 高玉魁. 孔挤压强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的影响[J]. 金属热处理. 2007（11）
[2] 傅仕伟，王珉，左敦稳. 冷挤压孔抗疲劳增寿机理与试验研究[J]. 航空工艺技术. 1998（01）