[發明專利]一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法

無效

• 申請號: 201310076362.4
• 申請日: 2013-03-09
• 公開（公告）號: CN103184396A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 張新明;周良道;鄧運來;蔣裕;張勁;王冰;龍旭初;閆國良;王亞鳳;黃英
• 申請（專利權）人: 中南大學;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C21D8/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術領域

本發明涉及一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法，有色金屬材料加工工程技術領域。

背景技術

航空航天用Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金屬熱處理可強化合金，合金主要通過時效析出彌散析出相，阻礙位錯運動作為主要強化機制。由于析出相細小，位錯主要切過析出相，因此析出相尺寸、體積分數、析出相之間距離對合金性能影響重大。近年來，為了滿足成形Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金整體壁板，提出了一種新型成形技術。利用合金在時效溫度下成形，將彈性變形轉換為部分塑性變形，從而成形整體帶筋和變厚度復雜外形和結構的整體壁板構件，由于變形在彈性范圍內，因此成形應力低、尺寸精度高，成形在時效溫度下進行，因此存在應力釋放，材料殘余應力降低，有效的實現了形/性協同進行，因此制造周期短。常規時效處理以及加工無法滿足實際應用或者成本較高，因此，提出一種關于Al-Zn-Mg-Cu鋁合金蠕變成形方法，對于實際生產應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的Al-Zn-Mg-Cu系合金板材蠕變時效成形方法，該方法的目的在于：通過調控Al-Zn-Mg-Cu系合金的主要強化相η′在蠕變時效過程中析出尺寸、密度，合金晶界析出相尺寸，提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的力學性能。通過有效控制合金變形后回彈量，成形鋁合金彎曲構件。

本發明的目的通過以下方法實現。

一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法，對Al-Zn-Mg-Cu系合金板材進行熱處理時，包括以下步驟，首先對板材進行固溶，然后進行淬火，再將板材置于彎曲半徑為800mm～5000mm的成形模具中并固定，然后對板材進行蠕變時效，隨后保溫，最后從模具中卸載板材。

所述的方法，所述的固溶溫度為470-485℃，時間為30分鐘～120分鐘。

所述的方法，所述的蠕變時效的溫度為120-150℃，隨后保溫時間為2-36小時。

所述的方法，蠕變時所施加的應力為100-150Mpa。

所述的方法，在對板材淬火后，再對板材進行預變形處理，然后將板材固定于成形模具中進行第一次蠕變時效。

所述的方法，所述的預變形處理為對板材在水平的板材延伸方向上進行預拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進行預壓縮處理，對板材在水平方向上的預拉伸處理或者在豎直方向上的預壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1-8%。

所述的方法，所述的板材的成形彎曲半徑為1000mm以上。

所述的方法，板材厚度為2mm～30mm。

本發明在熱處理中有以下考慮：通過合金固溶-淬火后和蠕變時效前的預處理，在合金中獲得大量的位錯及位錯組態，使得主要強化相析出彌散。蠕變時效處理中，由于外加蠕變應力的存在，合金處于一種高能量狀態，析出相析出彌散，提高了合金力學性能。高溫蠕變的存在使得在彈性變形范圍內的部分變形轉換為塑性變形，獲得所需尺寸形狀的構件，有利于成形，同時降低了殘余應力。

本發明優點在于Al-Zn-Mg-Cu系合金板材固溶-淬火后，對其進行少量的預變形，調控析出相析出行為，提高合金的力學性能。該方法方法操作簡便，效果顯著。通過成形成性同時進行，節約成本，減少了生產周期。工業生產中具有實際應用價值。

本發明所指鋁合金可采用不同的方法制備所需材料和（或）部件。蠕變時效采用中國專利201110209737.0：一種金屬蠕變成形模具，在此模具上進行實驗。室溫拉伸實驗按照國標GB/T228-2002制成標準拉伸試樣，拉伸實驗在CSS-44100萬能材料力學拉伸機上進行，拉伸速度為2mm/min。本發明殘余應力測試采用鉆孔應變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘余應力。采用華銀HV-5小負荷維氏硬度計測試各試樣硬度，載荷為3kg，保載時間15s。

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明處理樣品流程圖；

圖2為本發明處理后合金TEM明場像照片(a)蠕變時效4h;(b))蠕變時效12h；(c)蠕變時效24h(d)蠕變時效36h；

圖3為經本發明處理合金SEM斷口形貌；

圖4經本發明處理后合金成形過程中的位錯等缺陷（a）位錯；（b）位錯墻；（c）亞晶界

圖5本發明方法步驟示意圖

具體實施方式

以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。