[發(fā)明專利]一種Al?Zn?Mg?Cu?Zr鋁合金的均勻化熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610152790.4
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105714223B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖翔;劉成;趙健;羅海云
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋁科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心11028
• 代理人: 李迎春,李子健

技術(shù)領(lǐng)域

一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的均勻化熱處理方法，具體涉及一種控制升溫過程的Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的三級均勻化熱處理工藝方法。

背景技術(shù)

Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金具有高的比強(qiáng)度和硬度、良好的加工性能、較好的耐蝕性和較高的韌性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。近年來，為了降低成本，航空工業(yè)中往往采用整體結(jié)構(gòu)件來代替由大量模鍛件或擠壓件組成的裝配件。這為鋁合金厚板在航空工業(yè)中的應(yīng)用拓寬了市場，同時也對大規(guī)格鋁合金鑄錠的生產(chǎn)技術(shù)水平提出了更高的要求。Al-Zn-Mg-Cu鋁合金由于合金化程度高，在凝固過程中枝晶偏析嚴(yán)重，鑄態(tài)晶界存在非平衡的粗大共晶組織，晶內(nèi)和晶界化學(xué)成分和組織分布不均勻。合金基體中殘留較多的粗大結(jié)晶相，會消耗Zn，Mg，Cu等主合金元素導(dǎo)致時效強(qiáng)度降低。同時粗大相阻礙了基體的變形過程，在粗大相上易出現(xiàn)應(yīng)力集中，對裂紋擴(kuò)展過程具有加速作用。因此，均勻化熱處理成為合金變形前必需的熱處理工序。

均勻化處理能消除非平衡低熔點相和枝晶偏析，使合金元素在固溶體中均勻分布，減小顯微組織中粗大相的含量。同時，合金中Zr的添加會使合金在均勻化過程中析出與基體共格的亞穩(wěn)Al₃Zr相。Al₃Zr相能在合金固溶后有效釘扎晶界，阻止晶界和亞晶界的遷移，保留軋制變形產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)和位錯、細(xì)化晶粒、強(qiáng)化基體。同時，細(xì)小彌散的Al₃Zr使得再結(jié)晶分?jǐn)?shù)降低，大角度晶界數(shù)減少，減少η相形核的有利位置，降低了合金的淬火敏感性。因此，優(yōu)化均勻化熱處理工藝以充分回溶粗大相，同時兼顧調(diào)控彌散相的均勻析出，對于改善合金的顯微組織和綜合性能具有重要意義。

通常，Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的均勻化熱處理可分為單級、雙級和多級均勻化工藝等。傳統(tǒng)的單級均勻化熱處理工藝多為470℃保溫24-48h，經(jīng)該工藝處理的含Zr的7xxx系鋁合金顯微組織中非平衡共晶相回溶不充分，并且彌散相Al₃Zr析出尺寸較為粗大。為此，國內(nèi)外陸續(xù)開展了雙級或多級均勻化熱處理方法研究。專利(CN 201210287347.X)發(fā)明了一種適用于7xxx系鋁合金的三級均勻化熱處理方法，(465-473)℃/23-25h+(480-485)℃/11-13h+(495-500)℃/15-25min，該均熱工藝并沒有考慮到彌散相的均勻析出，同時高溫短時保溫處理，不僅在工業(yè)化實際生產(chǎn)中很難準(zhǔn)確控制，同時顯微組織也容易發(fā)生過燒。專利(CN200710022272.1)提出了一種7xxx鋁合金中消除粗大相的高壓均勻化熱處理方法。通過高壓作用下鋁合金熔化溫度升溫的特征，來采用更高溫度進(jìn)行均勻化熱處理，但該方法并不適用于目前鋁加工企業(yè)的現(xiàn)有裝備生產(chǎn)線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效縮短均勻化時間，降低晶間殘余相含量，同時控制彌散相均勻析出，最終提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的綜合性能的Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的均勻化熱處理方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于其均勻化熱處理采用控制升溫過程的三級均勻化熱處理工藝；包括:(1)低溫預(yù)析出，促進(jìn)彌散相Al₃Zr析出的第一級均化熱處理過程；(2)保溫，提高組織過燒溫度的第二級均化熱處理過程；(3)長時均勻化保溫過程，消除高熔點Al₂CuMg的第三級均化熱處理過程。

本發(fā)明的一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于所述的第一級均化熱處理過程是將Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金鑄錠從室溫以5～100℃/h的升溫速率，升溫時間3-30h，升到溫度為300～450℃，保溫3～15h；其中優(yōu)選的技術(shù)方案為，升溫速率優(yōu)選20-100℃/h，升溫時間優(yōu)選4-20h，優(yōu)選升到溫度為350-420℃，保溫時間優(yōu)選5-10h。

本發(fā)明的一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于所述的第二級均化熱處理過程是再將Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金鑄錠以1～30℃/h的升溫速率，升溫時間2-10h，升到溫度為460～475℃，短時保溫0.5～10h；其中優(yōu)選的技術(shù)方案為，升溫速率優(yōu)選2-15℃/h，升溫時間優(yōu)選5-15h，升到溫度優(yōu)選為465-475℃；保溫時間優(yōu)選為3-8h。