[發明專利]一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的時效處理工藝

有效

• 申請號: 201010158247.8
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN101792891A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 陳康華;彭國勝;陳送義
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C22F1/053
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡奕

技術領域

本發明屬于鋁合金熱處理方法，特別涉及一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的時效處理工藝。

背景技術

Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金是一種可熱處理強化的高強鋁合金，利用淬火時效工藝可提高合金的強度，但在時效過程中晶界上析出相富集，呈連續分布，降低合金的韌性及抗腐蝕性能。為改善合金的韌性及抗腐蝕性能，人們主要通過多級時效工藝，調節晶內和晶界析出相分布狀態。采用峰時效＋過時效的雙級時效工藝（中南大學學報(自然科學版),2007年，38卷第6期，P1045），其中第一級時效為低溫預時效，相當于成核階段，形成大量的GP區；第二級為高溫時效，使晶界上的η＇相和η相質點聚集、球化，從而破壞晶界析出相的連續性，改善合金的韌性及抗腐蝕性能。但在第二級時效時，晶內析出相的質點發生了粗化，因此，該時效制度是以犧牲合金強度來提高綜合性能的。為解決強度和抗腐蝕性能之間的矛盾，Cina提出回歸再時效的三級時效工藝（US4477292,Metallurgical?Transactions,?1984,?Vols.?15A,?P1531），該時效工藝是在峰值時效后加短時間的高溫回歸處理，然后再進行峰值時效處理，經過一次完整的回歸再時效處理后，晶粒內部形成如同峰值時效狀態的析出相而獲得最大強度，而晶界析出相較粗大且不連續，改善合金的耐腐蝕性能。但由于回歸時間有限，晶界析出相不能充分長大和分離，耐蝕性改善受到了限制。在回歸再時效中，若延長回歸時間，晶內析出大量平衡相降低了再時效的硬化效果，不能實現保持強度的同時進一步提高抗腐蝕性能。

發明內容

針對現有Al-Zn-Mg-Cu系合金峰值時效、過時效以及一次回歸再時效熱處理技術的不足和缺陷，本發明者基于Al-Zn-Mg-Cu合金一次回歸再時效后的再次回歸處理中，晶界析出相可繼續長大和離散，而晶內析出相仍可以再次溶入基體，后續再時效時仍可再次析出至峰值時效狀態的發現，提出一種新的時效處理方法，該處理方法能使Al-Zn-Mg-Cu系合金在保持強度的前提下，大幅度提高抗腐蝕性能。

本發明技術方案為：時效溫度為120℃保溫24h，回歸溫度為170-200℃保溫5-30min，回歸完畢，進行淬火處理或隨爐冷卻至再時效溫度，再時效溫度為120℃保溫24h；在一次回歸再時效后，再進行一次或多次回歸再時效處理。

發明人在研究中發現，對Al-Zn-Mg-Cu合金一次回歸再時效后的再次回歸處理中，晶界析出相可繼續長大和離散，而晶內析出相仍可以再次溶入基體，后續再時效時仍可再次析出至峰值時效狀態。經二次回歸再時效處理的合金具有峰值時效強度，耐蝕性較一次回歸再時效進一步提高。這為通過多級時效熱處理工藝改善Al-Zn-Mg-Cu綜合性能開拓了新的途徑。

Al-Zn-Mg-Cu系合金在一級時效中晶內析出細小非平衡強化相，在短時回歸過程中發生回溶；而晶界析出粗大平衡相，在回歸過程中長成粗大和離散狀使合金的沿晶腐蝕阻力得到提高，從而提高合金的耐蝕性；接下來的再時效過程中，晶內回溶的析出相重新析出產生強化效應，這是一次回歸再時效的基本特征。但若要通過一次回歸再時效工藝進一步提高合金的耐蝕性，勢必要求延長回歸時間以便進一步提高晶界析出相粗化和離散程度，但延長回歸時間導致晶內析出相粗化長大而降低強化效果。為了解決一次回歸再時效工藝提高耐蝕性和維持強度之間的矛盾，本發明提出多次回歸再時效處理，其原理是通過多次回歸處理，晶界析出相進一步粗化和離散、達到充分過時效狀態，使合金獲得高耐蝕性；而晶內析出相在多次回歸再時效過程中重復發生溶解和再析出過程，不至于長大粗化，保持細小彌散峰時效狀態，使合金保持峰值時效的高強度。

與現有技術相比，本發明的優點在于：該時效方法能使Al-Zn-Mg-Cu系合金的晶界析出相在一次回歸再時效基礎上進一步粗化、進一步增大離散度，使晶界析出相達到顯著過時效狀態，同時使合金的晶內析出相保持類似峰值時效析出狀態，獲得高強度，從而在保持硬度（強度）的前提下，大幅度提高合金抗腐蝕性能。

采用本發明的二次回歸再時效處理的樣品，其電導率（％IACS）與二級過時效處理的樣品的電導率相當，其硬度與一次回歸再時效處理的樣品相當。采用三次回歸再時效處理的樣品，其電導率（%IACS）比二級過時效處理的高，硬度比一次回歸再時效處理的樣品略低。與一次回歸再時效處理樣品比較，二次或三次回歸再時效樣品耐剝落腐蝕性能得到顯著提高，比T73過時效樣品更好。可見，經多次回歸再時效工藝處理后，合金材料在保持強度的前提下，合金的抗腐蝕性能大幅度提高。

附圖說明