[發(fā)明專利]一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310325104.5
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103436826A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新明;馮迪;鄧運(yùn)來;鄭玉林;黎小榮;李紅萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22F1/00
• 分類號: C22F1/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效方法。

背景技術(shù)

CINA于1974年針對Al-Zn-Mg-Cu合金提出三級過時效(回歸再時效)工藝，經(jīng)三級過時效處理后，合金晶內(nèi)、晶界組織分別與T6、T7態(tài)相似，使合金在保證較高強(qiáng)度的同時擁有良好的抗應(yīng)力腐蝕性能。常規(guī)三級過時效處理要求較高的第二級時效溫度和極短的時效時間，導(dǎo)致厚截面構(gòu)件心部的預(yù)析出第二相回溶不充分，造成厚度方向析出組織的不均勻性，因此限制了鋁合金厚截面構(gòu)件的三級時效熱處理性能，若降低第二級時效溫度或者延長第二級時效時間，則又造成預(yù)析出相回溶效果不理想或者嚴(yán)重粗化的問題。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件是具有代表性的航空高性能鋁合金制品，該類制品力學(xué)和腐蝕性能均勻性的突破對滿足我國大飛機(jī)工程急需的超強(qiáng)高韌鋁合金大尺寸厚截面構(gòu)件起著關(guān)鍵作用。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的性能均勻性的研究應(yīng)綜合考慮以下兩個方面：(1)保證厚截面構(gòu)件依然擁有較高的力學(xué)性能和抗腐蝕性能；(2)降低性能的各向異性，特別是減小厚向性能的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的常規(guī)三級過時效熱處理的缺陷和不足，本發(fā)明從預(yù)時效和第二級時效加熱速率的優(yōu)化匹配出發(fā)，利用晶界優(yōu)先析出機(jī)制，首先通過欠時效的預(yù)時效處理，在保證晶界仍析出粗大η相的前提下，使晶內(nèi)析出較T6峰時效態(tài)更為細(xì)小彌散的非平衡相，接著以慢速升溫速率升溫并至第二級溫度保溫，進(jìn)行高溫回歸處理，達(dá)到控制晶內(nèi)、晶界析出相尺寸以及其在厚截面構(gòu)件高向的優(yōu)化分布，保證厚截面鋁合金制品的力學(xué)和腐蝕性能，并有效提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的高向性能均勻性。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效時效工藝，包括以下步驟：

步驟一：對待處理的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件進(jìn)行固溶處理后按照低于峰值強(qiáng)化效果的欠時效進(jìn)行第一級時效處理；

步驟二：將經(jīng)第一級時效處理后的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件直接慢速加熱至170-220℃后再保溫30-180min進(jìn)行第二級時效處理，第二級時效后進(jìn)行淬火；

步驟三：將經(jīng)第二步處理后的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件再按照峰時效進(jìn)行第三級時效處理，然后隨爐冷或者出爐空冷。

所述的一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效方法，所述步驟一中第一級時效處理為在60℃-110℃保溫20-24h。

所述的一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效方法，所述步驟二中的慢速加熱的速率為1-5℃/min。

所述的一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效方法，所述步驟二中第二級時效后的淬火處理為20℃-25℃的室溫水淬火或直接爐冷至第三級時效處理的溫度。

所述的一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件的三級時效方法，所述第三級時效處理為在120℃保溫24h。

發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，第二級加熱速率對后續(xù)熱處理組織的影響強(qiáng)烈依賴于第一級時效析出組織。峰時效處理的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金預(yù)時效組織為η′相與一部分η平衡相，較低的第二級時效加熱速率將導(dǎo)致預(yù)時效析出相的粗化，使第二相的回溶體積分?jǐn)?shù)減小，第三級時效析出動力不足且晶內(nèi)析出相粗大，嚴(yán)重降低Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的力學(xué)性能。為解決均勻性提高而性能下降之間的矛盾，本發(fā)明提出欠時效預(yù)處理與第二級慢速加熱時效相結(jié)合的三級過時效制度。其原理是利用晶界優(yōu)先析出機(jī)制，通過第一級欠時效處理在晶內(nèi)形成細(xì)小彌散分布的η′相和GP區(qū)的優(yōu)化組合，同時保證晶界析出粗大的η平衡相。第二級慢速加熱中晶內(nèi)相回溶分?jǐn)?shù)增大且粗化有限，而晶界析出相的離散和粗化不受影響，從而保證Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面構(gòu)件力學(xué)和腐蝕性能，并提高組織及性能的均勻性。

采用本發(fā)明的欠時效并慢速二級時效加熱保溫后再時效的三級過時效熱處理制度，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的電導(dǎo)率(%IACS)高于傳統(tǒng)三級熱處理，其力學(xué)性能與傳統(tǒng)三級熱處理相當(dāng)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。

具體實(shí)施方式