[發(fā)明專(zhuān)利]一種高強(qiáng)耐腐蝕鋁合金的熱處理工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610515694.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105951008B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃暉;盧軍太;聶祚仁;高坤元;文勝平;吳曉藍(lán);吳浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22F1/053
• 分類(lèi)號(hào): C22F1/053;C22C21/10
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)耐腐蝕Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.3Mn-0.1Er-0.1Zr合金的熱處理工藝，屬于鋁合金材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

7xxx系鋁合金作為一種高強(qiáng)鋁合金，在航天工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。7xxx系鋁合金T6時(shí)效處理時(shí)強(qiáng)度最大，但是其抗腐蝕性能較差；雙級(jí)過(guò)時(shí)效處理(T7X)提高了合金的抗腐蝕性能，但是合金的強(qiáng)度下降了10～15％。為了在兼顧強(qiáng)度的同時(shí)，提高合金的耐腐蝕性能，Cina提出了三級(jí)時(shí)效(RRA)熱處理工藝，該工藝處理的合金，晶內(nèi)分布著大量彌散細(xì)小的η^、相和少量GP區(qū)，與峰時(shí)效狀態(tài)的晶內(nèi)組織類(lèi)似；晶界處粗大的沉淀相不連續(xù)分布，與過(guò)時(shí)效狀態(tài)的晶界組織相似；為此RRA熱處理在兼顧了力學(xué)性能的同時(shí)提高了抗腐蝕性能，但是由于常規(guī)的RRA熱處理工藝在高溫下的回歸時(shí)間較短，不利于工業(yè)生產(chǎn)。而且常規(guī)的RRA熱處理工藝直接在一定溫度下保溫一段時(shí)間，缺少一個(gè)慢速升溫的過(guò)程，不利于大厚構(gòu)件的生產(chǎn)；除此之外，常規(guī)RRA熱處理在第一級(jí)結(jié)束之后要出爐水淬，接著再進(jìn)行回歸處理，增加了生產(chǎn)過(guò)程的難度，不貼近實(shí)際的生產(chǎn)工藝。相比來(lái)說(shuō)，降低回歸溫度，延長(zhǎng)回歸時(shí)間，同時(shí)在合金的固溶和時(shí)效過(guò)程中采用慢速升溫工藝，并且在第一級(jí)時(shí)效之后直接隨爐慢速升溫到回歸溫度，將更有利于大構(gòu)件的實(shí)際生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是優(yōu)化常規(guī)的三級(jí)時(shí)效熱處理工藝，得到更貼近實(shí)際生產(chǎn)的三級(jí)時(shí)效工藝，使Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.3Mn-0.1Er-0.1Zr合金在保持高強(qiáng)度的同時(shí)具備良好的耐腐蝕性能。

一種高強(qiáng)耐腐蝕Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.3Mn-0.1Er-0.1Zr合金的熱處理工藝，其中合金成分的質(zhì)量百分比為：Zn：7.2～8.2％，Mg：2.0～3.0％，Cu：0.4～0.8％，Mn：0.2-0.5％，Zr：0.1～0.15％，Er：0.1～0.15％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，包括以下步驟：

第一步：固溶處理-水淬

將熱擠壓變形之后的鋁合金進(jìn)行固溶處理，即4個(gè)小時(shí)從室溫升到470℃，之后保溫2h，立即水淬；

第二步：三級(jí)時(shí)效處理

將第一步所得的合金進(jìn)行時(shí)效處理，其中第一級(jí)時(shí)效熱處理工藝為：以50～70℃/h的升溫速率從室溫升到120℃，然后保溫24h；

第二級(jí)熱處理工藝為：第一級(jí)時(shí)效處理所得的合金，直接隨爐以50～70℃/h的升溫速率從120℃升溫到170～190℃，然后保溫40～120min，之后冷卻到室溫；

第三級(jí)熱處理工藝為：第二級(jí)熱處理后所得的合金以50～70℃/h的升溫速率從室溫升到120℃，然后保溫24h，之后冷卻到室溫。

進(jìn)一步優(yōu)選：第二級(jí)熱處理工藝為170℃保溫120min，或180℃保溫60～120min，或190℃保溫40～120min。

采用上述工藝可使合金的抗剝落腐蝕性能評(píng)級(jí)在PC級(jí)以上，抗拉強(qiáng)度>600Mpa，屈服強(qiáng)度>580Mpa。同時(shí)使用該工藝處理的合金的晶界析出相呈斷續(xù)分布與T73狀態(tài)合金的晶界組織相類(lèi)似，有益于提高合金的耐腐蝕性能，晶內(nèi)析出相呈細(xì)小彌散分布與T6狀態(tài)的晶內(nèi)組織類(lèi)似，主要強(qiáng)化相為η^、相，同時(shí)析出Al₃(Er,Zr)粒子能夠抑制再結(jié)晶。并且本發(fā)明的技術(shù)方案有如下特點(diǎn)：

(1)固溶及時(shí)效過(guò)程完全采用慢速升溫，更有益于原子的擴(kuò)散，容易使大的厚的構(gòu)件受熱均勻，更貼近實(shí)際的生產(chǎn)工藝；

(2)第一級(jí)時(shí)效結(jié)束之后直接隨爐升溫，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程；

(3)降低了回歸溫度，延長(zhǎng)了回歸時(shí)間(第二級(jí)熱處理工藝)，更適合工業(yè)化生產(chǎn)的需要；

(4)使Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.3Mn-0.1Er-0.1Zr合金兼顧了T6和T73狀態(tài)的綜合性能。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明熱處理工藝過(guò)程圖；

附圖2為對(duì)比例1(T6處理)的晶內(nèi)組織與晶界組織；

附圖3為對(duì)比例2(T73處理)的晶內(nèi)組織與晶界組織；

附圖4為實(shí)施例1的晶內(nèi)組織與晶界組織；

附圖5為該合金熱處理后的亞晶組織結(jié)構(gòu)圖。