[發明專利]實現T77三級時效的熱處理方法及航空用鋁合金板材

在審

• 申請號: 201711002616.2
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107723634A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 程仁策;呂正風;趙巍;程志遠;隋信增;史春麗;張啟東;辛濤;李輝;余鑫祥;祝貞鳳
• 申請（專利權）人: 山東南山鋁業股份有限公司;龍口南山鋁壓延新材料有限公司;航鑫材料科技有限公司;煙臺南山學院
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C22C21/10
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 鄧超

技術領域

本發明涉及鋁合金板材生產領域，且特別涉及一種實現T77三級時效的熱處理方法及航空用鋁合金板材。

背景技術

7XXX系鋁合金(Al-Zn-Mg-Cu)具有高的室溫強度和良好的綜合性能，是世界各國航空、航天、交通運輸等領域不可或缺的結構材料。經過幾十年的發展，7XXX系鋁合金已先后成功開發出了7050、7055等系列合金，并得到了廣泛的應用。隨著飛機的大型化和結構件的整體化要求越來越高，對材料各項性能的要求越來越苛刻，例如對于制造大型運輸機、客機的機翼壁板需長度達20m以上的要求，不僅要求鋁合金具有超高的強度和優良的耐腐蝕性能，更要求優異的抗疲勞性能。這種集綜合優異性能于一身的鋁合金處理技術是航空領域迫切需要的。

有研究表明，不同熱處理工藝可改變該系合金的微觀組織結構，從而最終影響合金的力學性能和抗應力腐蝕性能。該系合金為了獲得最高的抗拉強度，通常采用T6峰值時效處理方法。但該方法處理的鋁合金材料的晶內組織為彌散分布的GP區粒子和η’相，晶界組織為連續分布的η相粒子。由于晶界粒子呈連續分布，導致耐腐蝕性能差。為了提高鋁合金抗應力腐蝕性能，過去幾十年采取的方法是將鋁合金進行兩級過時效處理，得到斷續分布的晶界粒子，如T73、T74、T76等過時效狀態。但是，這些過時效狀態在得到斷續分布的晶界粒子的同時，也使得晶內強化粒子粗化，造成合金強度下降。近年來開發出的以T77為代表的回歸再時效(RRA)三級時效處理技術，可以在保持晶內彌散組織的同時，將晶界粒子處理成過時效的斷續分布狀態，較好地實現了抗拉強度和抗腐蝕性能的協同提高，但有關該類三級時效工藝的具體參數目前尚未公開。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現T77三級時效的熱處理方法，使合金充分固溶，形成過飽合固溶體，再使晶內有細小均勻的析出，晶界粗化。

本發明的另一目的在于提供一種航空用鋁合金板材，其強度高，耐久性和損傷容限強。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種實現T77三級時效的熱處理方法，其包括以下步驟：

將加熱區升溫至120-140℃，保溫20-30min，再將待時效的鋁板送入加熱區，進行第一次加熱保溫20-25h；按重量百分數計，鋁板主要由以下合金元素成分組成：Zn：5.9％-12.4％；Mg：1.6％-2.4％；Cu：2.0％-2.6％；Mn：0.2％-0.6％；Zr：0.05％-0.25％；Fe：0.1％-0.6％；Si：0.1％-0.6％；余量為Al；

將保溫區的溫度以速率＞3-5℃/min提升至180-195℃，進行第二次加熱保溫30min-60min；

將加熱區的鋁板送入淬火區，水淬到室溫；

將淬火區的鋁板經吹干，送入時效爐進行第三級時效。

進一步地，在本發明較佳實施例中，熱處理方法是基于輥底爐實現的，輥底爐包括上料臺、加熱區、淬火區和出料臺，上料臺用于放置鋁板，并將鋁板傳送至加熱區，出料臺用于將淬火區的鋁板傳送至時效爐。

進一步地，在本發明較佳實施例中，在第一次加熱保溫過程中，使鋁板在加熱區左右擺動，擺動范圍為2-4m，擺動速度為1-20cm/min。

進一步地，在本發明較佳實施例中，將加熱區的鋁板送入淬火區的轉移時間＜15s。

進一步地，在本發明較佳實施例中，將淬火區的鋁板送入時效爐的轉移時間＜4h。

進一步地，在本發明較佳實施例中，第三級時效為：升溫至120-140℃，保溫20-25h。

進一步地，在本發明較佳實施例中，待時效的鋁板是按照以下制備方法制得：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造熔體形成鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸。

進一步地，在本發明較佳實施例中，熱軋處理的方法為：將鋁合金鑄錠加熱至400-450℃，保溫1-3h，熱連軋至厚度為12-150mm的鋁合金板，終軋溫度為320℃；

進一步地，在本發明較佳實施例中，拉升鋁合金鑄錠的拉伸形變量為1.9％-2.1％。

一種航空用鋁合金板材，其采用上述的實現T77三級時效的熱處理方法制得。