近年来,随着全球气候变暖和能源问题的日益突出,各国政府均要求汽车制造企业降低产品能耗、减少污染、提高燃料的经济性。因此,有必要在保证汽车的刚度、强度、安全性能的前提下,通过改进汽车结构和零部件材料,实现汽车轻量化。在众多轻质材料中,铝合金密度低、比强度高、易于成形、吸能效果好,被认为是最有前途的汽车用轻质材料。其中,7×××系列(Al-Zn系列)铝合金具有比其他系列铝合金更高的强度,在汽车工业中具有广阔的应用前景。
铝合金的强度、耐磨性、硬度及一些特殊性能可以通过淬火进一步提高,故淬火组织和性能的均匀性与淬火工艺密切相关。淬火介质又是实施淬火工艺的关键因素之一,常见的淬火介质包括水、盐溶液和油等。这些淬火介质的冷却能力不同,获得的微观组织各不相同,从而使淬火后材料的力学性能也不尽相同。
淬火介质选取不当可能会造成各种淬火缺陷,如淬透性差、硬度较低甚至淬裂等。故如何选取更合适的淬火介质是保证淬火质量的最基本因素,对充分发挥材料的性能潜力具有重要作用。江心等在探讨35CrMoV 钢显微组织及耐磨性能时,测试了5% 的盐溶液、水和淬火油3种淬火介质,发现选定5% 的盐溶液淬火时,该材料具有更好的力学性能。刘辉 研究了淬火介质对弹条扣件组织和性能的影响,发现用浓度为15%的KR9180水溶性淬火剂代替油淬可以满足使用要求。Zhang等通过有限元模拟与试验的方法研究了2024铝合金块体厚度和淬火介质对残余应力的影响,发现当块体厚度为20mm和30mm时,PAG溶液淬火后试样的残余应力比水淬试样应力值小。
PAG聚合物水溶液具有化学稳定性高、使用寿命长、生产环境安全清洁等优点,是当前最受欢迎的水溶性淬火液之一,常用于各类钢件的淬火。目前,将PAG聚合物水溶液作为7050铝合金淬火介质的系统研究还较少。本文以某汽车用7050铝合金锻件为研究对象,选取空气、水和浓度分别为5%、10%、20%、30% 的PAG淬火介质进行对比试验,测定并分析不同的PAG淬火剂浓度对7050铝合金试样残余应力、微观组织和力学性能的影响规律,可为实际生产工艺的制定和优化提供参考。
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