[發(fā)明專利]一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的時效熱處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310282360.0
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103409710A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳康華;董朋軒;肖代紅;陳送義;黃蘭萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的預(yù)時效-過時效-再時效三級時效熱處理方法；屬于材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)鋁合金是典型的可熱處理強(qiáng)化鋁合金，時效熱處理工藝是其獲得高強(qiáng)度與其他綜合性能匹配最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為此，自上世紀(jì)50年代第一個實用化7xxx鋁合金誕生以來，材料工作者一直致力于開發(fā)出能改善組織性能的時效方法。

Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金最初采用的時效制度是峰值時效(T6)，經(jīng)過峰時效后晶內(nèi)析出大量的共格/半共格的GP區(qū)和η′相，使合金獲得最高的強(qiáng)度；但合金中的晶界析出相呈連續(xù)鏈狀分布，這種連續(xù)的晶界析出相成為陽極腐蝕通道，極大地降低了合金的耐蝕性能[Materials?Science?and?Engineering,2004,Vol.379,p1125]。

為了提高Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的抗腐蝕性能，人們采用峰時效＋過時效的T73雙級過時效工藝【中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007，38卷第6期，P1045．】，其中第一級時效為低溫預(yù)時效，相當(dāng)于成核階段，形成大量的GP區(qū)，那些能在高溫時效溫度下穩(wěn)定存在的GP區(qū)優(yōu)先成核轉(zhuǎn)化為η＇相；第二級為高溫時效，使晶界上的η＇相和η相質(zhì)點聚集、球化，從而破壞晶界析出相的連續(xù)性，改善合金的韌性及抗腐蝕性能，特別是對合金的抗應(yīng)力腐蝕性能有明顯改善。但在第二級時效時，晶內(nèi)析出相的質(zhì)點發(fā)生了粗化。因此，該時效制度是以犧牲合金材料一定的強(qiáng)度（10-15%）來提高綜合性能的。后來又開發(fā)了T76、T74雙級過時效制度，但這些熱處理工藝在提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的耐蝕性能的同時，卻導(dǎo)致強(qiáng)度較大程度的損失。

為解決強(qiáng)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（RRA）【美國專利No－4477292；Metallurgical?Transactions,1984,Vols.15A,P1531】，該時效工藝是在峰值時效(120℃時效24h)后高溫短時回歸處理(190-220℃,4min-2h)，使晶內(nèi)析出相回溶，晶界析出相粗化分離，然后再進(jìn)行峰值時效處理(120℃時效24h),經(jīng)過這一完整的回歸再時效處理后，晶粒內(nèi)部形成如同峰值時效狀態(tài)的析出相而獲得最大強(qiáng)度，而晶界上形成類似過時效狀態(tài)的組織，這樣就使合金在保持峰時效強(qiáng)度的同時，抗腐蝕性能也能接近雙級過時效水平[中國有色金屬學(xué)報，Vol.22,p.3006]。但采用RRA工藝處理合金時，回歸溫度要求較高（≥180℃），回歸時間要求較短（一般≤30min），同時要求快速升溫降溫，避免晶內(nèi)析出大量沒有強(qiáng)化作用的平衡析出相。這一方面需要特殊的水冷時效爐進(jìn)行精確控制，導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)成本。另一方面，快速升溫降溫和高溫短時回歸的工藝特征使得RRA時效熱處理只適用于鋁合金中薄截面材料，厚截面材料在回歸處理過程中，材料的表面與心部存在顯著溫度梯度，這種溫度梯度最終導(dǎo)致熱處理后的材料的表面與內(nèi)部組織不均勻，材料的表面與心部的強(qiáng)度與耐蝕腐性能差別較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金雙級過時效和回歸再時效技術(shù)之不足，提供一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金時效熱處理方法，尤其適合該類合金中厚截面材料的時效熱處理。

本發(fā)明的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的一種時效熱處理方法，是將固溶淬火態(tài)Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金依次進(jìn)行預(yù)時效、過時效、再時效處理，所述預(yù)時效溫度為100-120℃，保溫至少10h；所述過時效溫度為150-170℃，保溫至少5小時；所述再時效溫度100-120℃，保溫至少10h。

本發(fā)明的一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的時效熱處理方法，所述預(yù)時效保溫時間為10-24h；所述過時效保溫時間為5-24h；所述再時效保溫時間為10-24h。

本發(fā)明的一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的時效熱處理方法，其特征在于：所述可Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金各組分的質(zhì)量百分組成是：Zn6.7-8.5，Mg1.5-2.4，Cu0.8-2.2，余量為Al。