[發明專利]一種高強韌Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金及其熱處理方法

有效

• 申請號: 201810823118.2
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108823472B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 唐鋒;龔明振;王宏明;李桂榮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C22C21/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于有色金屬技術領域，具體涉及一種高強韌Al?Zn?Mg?Cu系鋁合金及其熱處理方法。本發明的高強韌Al?Zn?Mg?Cu系鋁合金的熱處理方法具體為：將合金鑄錠放入鹽浴爐中加熱升溫經雙級均勻化處理后銑面，之后熱軋得到合金板材；隨后放入鹽浴爐中，進行雙級固溶處理，得到固溶處理后的合金；放入液氮中，進行淬火；最后放入微波熱處理爐中，進行回歸再時效處理，先進行第一次T6處理，進行保溫回歸處理，水淬后，進行第二次T6處理，出爐空冷至室溫，得到高強韌Al?Zn?Mg?Cu系鋁合金。本發明的熱處理工藝簡單，微波加熱可實現溫度升降的精準控制，且在清潔、高效、節能方面具有明顯優勢。本發明制備的鋁合金材料同時具備高強度、高韌性和高耐蝕性的特征，適于大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于有色金屬技術領域，具體涉及一種高強韌Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金及其熱處理方法。

背景技術

時效強化型Al-Zn-Mg-Cu系高強韌鋁合金具有比強度高、加工性能優良、抗應力腐蝕性能好、質量輕等優點，被廣泛應用于航空航天工業的重要結構材料。隨著航空航天工業和民用交通工具的迅速發展，對選用先進的輕質材料的強度、韌性、抗應力腐蝕性能、屈服強度、延伸率等性能的要求越來越高，并且航空航天領域對飛機機身等更加輕量化的追求，使得輕質招合金構件呈現大型化、整體化的發展趨勢。

目前Al-Zn-Mg-Cu系高強韌鋁合金存在的主要問題有：提高鋅鎂總含量和采用峰值時效，合金強度雖然提高了，但抗應力腐蝕性能降低；提高合金中銅的含量，可以改善合金的抗應力腐蝕性能，卻損害了合金的焊接性能，強度與應力腐蝕的矛盾是Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金最關鍵的問題；熱處理工藝提高合金強度的同時會降低韌性及延伸率，導致鋁合金的韌性、延伸率過低，達不到要求；熱處理時間過長。現在解決Al-Zn-Mg-Cu系高強韌鋁合金以上問題的工作主要集中在兩方面。一方面，從微合金化角度出發，添加可以提高合計強度、抗應力腐蝕性能以及延伸率等性能的微量元素；另一方面，開發新的熱處理工藝，協同提高合金性能。

隨著大型整體式構件厚度的增加，在構件淬火時就會出現厚度截面各處淬火冷卻速度不同的現象，從而導致截面芯部及邊部基體中溶質元素脫溶析出程度不同，造成芯部及邊部時效后析出強化相的形態差異。表面附近淬火冷卻速度較高，過飽和固溶體基體中溶質元素脫溶現象不明顯，溶質元素過飽和度得以保持，有利于在進一步的時效過程中形成數量充分、尺寸細小、分布合理的沉淀強化相，保持合金所應有的良好綜合性能。芯部附近的冷卻速率較低，引發了合金基體中α-Al過飽和固溶體的分解，溶質元素大量脫溶、并生長成較為粗大的淬火析出相，這些粗大淬火析出相的產生不僅降低了溶質元素在合金制品芯部基體中的過飽和度，并大大減少隨后時效熱處理過程中可形成的沉淀強化相數量、惡化了該部位的強度性能，而且極有可能成為初始裂紋萌生及微區腐蝕源地，惡化該部位的其它性能。根據基體沉淀相、晶界析出相及PFZ與合金綜合性能密切關系，可知，冷卻速度較慢的合金基體顯微組織形態嚴重削弱了合金的彈性強度、屈服強度、延伸率等綜合性能。

RRA(回歸再時效)處理是70年代初的Cina公司為改善7075鋁合金的SCR而提出的，經過RRA處理后，合金在保持T6態強度的同時擁有T73態的抗SCC性能，但RRA工藝過程中也有兩個方面的問題需要解決：(一)被處理件在高溫下短時(幾十秒到幾分鐘)加熱，難以保證合金內外溫度一致，只能應用于小零件，并且在對實際生產意義不大；(二)回歸處理過程中會出現合金強度下降的現象。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的技術缺陷，如：熱處理時間長、合金強度不夠、韌性低、延伸率低、抗應力腐蝕性能差等，本發明提供了一種高強韌Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金。