[發(fā)明專利]一種適用于7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210287347.X
• 申請(qǐng)日: 2012-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN102796975A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鋒;熊柏青;張永安;劉紅偉;李志輝;李錫武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): C22F1/053
• 分類號(hào): C22F1/053
• 代理公司: 北京北新智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法。

背景技術(shù)

超高強(qiáng)鋁合金為7000系鋁合金，是時(shí)效強(qiáng)化型鋁合金。強(qiáng)化相主要來源于合金時(shí)效熱處理過程中析出的MgZn₂相，且強(qiáng)化相的體積分?jǐn)?shù)與合金的強(qiáng)度性能呈正比的關(guān)系。因此，只有通過合理的熱處理工藝以及優(yōu)化合金的成分設(shè)計(jì)，使合金中形成大量的強(qiáng)化相才能達(dá)到強(qiáng)化的目的。

為了得到大量的強(qiáng)化相，可以通過改善熱處理工藝，使合金在固溶淬火后得到最大的過飽和度，并采用合理的時(shí)效工藝，增加時(shí)效階段析出相的數(shù)量，改善析出相的分布，從而達(dá)到增加強(qiáng)化的效果。因此，長期以來，國內(nèi)外對(duì)超高強(qiáng)鋁合金熱處理工藝的研究從未停止過。最初，對(duì)7000系鋁合金一般采用T6峰時(shí)效的熱處理制度，可以獲得較高的極限抗拉強(qiáng)度和一定的耐腐蝕性能，以7075-T6峰時(shí)效狀態(tài)合金為代表。伴隨著該合金在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的事故，研究發(fā)現(xiàn)，7075-T6峰時(shí)效狀態(tài)合金雖然具有較高的強(qiáng)度，但由于合金內(nèi)部晶界上連續(xù)粗大析出相的存在，合金的抗應(yīng)力腐蝕性能較差。20世紀(jì)60年代，一種新型的熱處理方法產(chǎn)生了，即雙級(jí)過時(shí)效熱處理方法，通過這種新型的時(shí)效處理方法可以將合金內(nèi)部晶界上的連續(xù)粗大析出相變成間斷的粗大析出相，該方法的應(yīng)用大大提高了合金的抗應(yīng)力腐蝕性能，但合金的強(qiáng)度性能有所下降。20世紀(jì)70-80年代以色列飛機(jī)公司率先提出的7000系鋁合金RRA三級(jí)時(shí)效熱處理工藝，并由美國鋁業(yè)公司（Alcoa）開發(fā)出了實(shí)用化的7000系鋁合金T77三級(jí)時(shí)效熱處理工藝。RRA三級(jí)時(shí)效熱處理工藝是在傳統(tǒng)的峰時(shí)效熱處理后加一段時(shí)間的高溫?zé)崽幚恚咕?nèi)強(qiáng)化相重溶、晶界上的連續(xù)析出相轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)析出相，然后再回到低溫進(jìn)行峰時(shí)效熱處理。研究表明，T77狀態(tài)下的7000系鋁合金既能夠保持接近T6狀態(tài)下的強(qiáng)度性能、又能夠擁有接近T73狀態(tài)下的其它綜合性能。

在7000系鋁合金的實(shí)際制坯過程中，由于凝固冷卻速度的限制，不可避免地還要生成一些一次凝固析出相（包括T相、S相、MgZn₂相等），部分尺寸粗大的一次凝固析出相即使經(jīng)過后續(xù)的熱變形加工破碎和固溶熱處理仍難以實(shí)現(xiàn)完全回溶，殘留在最終狀態(tài)合金中成為開裂源、對(duì)合金的綜合性能將造成負(fù)面影響。因此，必須通過均勻化處理使這些一次凝固析出相實(shí)現(xiàn)絕大部分回溶，為后續(xù)的熱變形加工和強(qiáng)韌化熱處理創(chuàng)造條件。均勻化處理的目的是使一次析出相充分回溶，經(jīng)過后續(xù)擠壓、固溶工藝，最后在時(shí)效處理過程中析出相均勻、細(xì)小。采用傳統(tǒng)的單級(jí)均勻化處理技術(shù)，當(dāng)均勻化處理溫度較低時(shí)，難以使一些具有較高熔點(diǎn)的一次凝固析出相實(shí)現(xiàn)充分回溶；而當(dāng)均勻化處理溫度較高時(shí)，鑄錠中存在的一些低熔點(diǎn)共晶相將會(huì)出現(xiàn)過燒現(xiàn)象；上述矛盾導(dǎo)致傳統(tǒng)的均勻化處理溫度一般不能選擇過高，從而導(dǎo)致7000系鋁合金鑄錠中一次凝固析出相殘留量過大。因此，需選擇合理的均勻化溫度及時(shí)間，使一次析出相最大限度的回溶。同時(shí)，還要考慮一次析出相的熔點(diǎn)，一次析出相中大部分為低熔點(diǎn)共晶相，若均勻化溫度超過低熔點(diǎn)共晶相的熔點(diǎn)或固溶線時(shí)，就容易發(fā)生過燒，導(dǎo)致材料的性能下降。因此，還需保證均勻化溫度不會(huì)過高，使材料發(fā)生過燒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種適用于7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法，將7000系鋁合金坯錠進(jìn)行三級(jí)均勻化熱處理：

（1）、將7000系鋁合金的坯料由室溫升溫至T1，在T1溫度下保溫時(shí)間為t1，其中，T1為465℃-473℃，t1為23h-25h；

（2）、再將7000系鋁合金的坯料由T1升溫至T2，在T2溫度下保溫時(shí)間為t2，其中，T2為480℃-485℃，t2為11h-13h；

（3）、最后，將7000系鋁合金的坯料由T2升溫至T3，在T3溫度下保溫時(shí)間為t3，其中，T3為495℃-500℃，t3為15min-25min；得到三級(jí)均勻化熱處理后的7000系鋁合金的坯料。

本發(fā)明針對(duì)7000系鋁合金進(jìn)行了大量的工作，獲取了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明，采用本發(fā)明方法對(duì)7000系鋁合金坯錠進(jìn)行三級(jí)均勻化熱處理，使7000系鋁合金坯錠在均勻化階段一次析出相充分回溶，為后續(xù)擠壓、固溶和時(shí)效處理過程中形成均勻、細(xì)小析出相奠定了基礎(chǔ)。