[發(fā)明專利]一種7075鋁合金低溫超聲時效處理方法

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• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109023178A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志浩;曹偉;朱協(xié)彬;姚敏
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34138
• 代理人: 楊濤

本發(fā)明公開了一種7075鋁合金低溫超聲時效處理方法，涉及鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域，包括油浴液預(yù)熱、工件油浴保溫、超聲時效處理以及冷卻等步驟，本發(fā)明可降低7075鋁合金常規(guī)時效熱處理所需時效溫度，大幅減少時效時間，使析出相數(shù)量增多、分布更為彌散。與常規(guī)時效熱處理方法相比，可降低時效工藝要求和熱處理成本，提高效率，改善鋁合金時效熱處理組織，提升鋁合金綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種7075鋁合金低溫超聲時效處理方法。

背景技術(shù)

鋁合金具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗腐蝕性和高的比強度、比剛度等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、航天、交通等領(lǐng)域。7075鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu系可熱處理強化合金，它具有高強度、熱加工性能好等優(yōu)點，是航空航天領(lǐng)域的主要結(jié)構(gòu)材料之一。其主要的缺點是抗疲勞性能差、對應(yīng)力集中敏感，有明顯的應(yīng)力腐蝕傾向，耐熱性低于硬鋁。近幾十年來，通過研究調(diào)整鋁合金成分，提高冶煉質(zhì)量和采用一系列新的熱加工工藝和熱處理制度，可以顯著提高鋁合金的綜合性能。然而7075鋁合金熱加工溫度范圍窄，工藝要求苛刻，熱加工比較困難。因此，改進7075鋁合金的熱加工工藝和熱處理制度顯得尤為重要。

7075超高強鋁合金是典型的熱處理強化合金,其熱處理工藝一直以來都備受廣大研究者的關(guān)注。適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢愿纳苹瘜W(xué)成分和組織的不均勻性,改善析出相的形狀、尺寸及分布,進而提高合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。超高強鋁合金的熱處理工藝主要包括均勻化退火、固溶處理、時效處理、回歸再時效熱處理和形變熱處理等,其中固溶處理和時效處理對合金的性能影響最大，是目前實際工程應(yīng)用的工藝方法。

7075鋁合金經(jīng)固溶處理后必須進行人工時效處理才能獲得良好的強度、韌性和抗腐蝕性能。時效處理，又稱低溫回火，是把經(jīng)過淬火的鋁合金鑄件加熱到某個溫度，保溫一定時間出爐空冷直至室溫，使過飽和的固溶體分解，某些強化相的脫溶析出而產(chǎn)生硬化(即時效強化)提高合金強度。鋁合金在時效處理過程中，隨溫度的上升和時間的延長，約經(jīng)過以下階段：過飽和固溶體點陣內(nèi)原子的重新組合，生成溶質(zhì)原子富集區(qū)(稱為G-PⅠ區(qū))；G-PⅠ區(qū)消失，第二相原子按一定規(guī)律偏聚并生成G-PⅡ區(qū)；之后生成亞穩(wěn)定的第二相(過渡相)，大量的G-PⅡ區(qū)和少量的亞穩(wěn)定相結(jié)合；亞穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相、第二相質(zhì)點聚集等。時效過程中，鋁合金強度、硬度上升，塑性韌性下降。

目前，為提升鋁合金時效后的綜合力學(xué)性能，時效工藝主要采用單級時效和雙級時效工藝路線，時效時間一般均在24小時以上，工藝復(fù)雜，效率較低。

單級時效是一級時效,生產(chǎn)工藝簡単。當(dāng)時效溫度較低時,合金主要析出相為與基體共格的GP區(qū),時效溫度較高吋,主耍析出相為與基體半共格的η′相；時效溫度更高時,主要析出相為與基體不共格的η相并長大粗化。且當(dāng)采用峰值時效(T6)時,析出相密度高、尺寸小,合金可達到最高強度,但由于此時主要強化相是GP區(qū)、η′相和少量的η相,晶界為連續(xù)鏈狀的析出物,具有較高的應(yīng)力腐蝕敏感性和較低的斷裂扨性。

雙級時效包括兩個階段,即低溫預(yù)時效和高溫時效。第一階段的低溫預(yù)時效相當(dāng)于成核階段,晶內(nèi)形成大量細(xì)小彌散的GP區(qū),這些細(xì)小彌散的析出相作為核心優(yōu)先成核轉(zhuǎn)化為η′相；第二階段的高溫時效在晶內(nèi)主要形成GP區(qū)和η′相,在晶界上形成T1相。T73、T76和T74屬于雙級時效制度,T73和T76與T6態(tài)相比靜強度降低15％左右,但抗應(yīng)力腐蝕性能大大增加；T74與T6態(tài)強度接近,抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于T73,但比T76差。總的來說,雙級時效相當(dāng)于一種過時效,強度有所降低,但抗應(yīng)力腐蝕性能得到極大改善。

綜上所述，目前國內(nèi)外學(xué)者主要集中在7075鋁合金時效顯微組織演化、單級和多級時效處理等方面的研究，針對時效過程利用超聲處理改善時效工藝，提高生產(chǎn)效率，并從而改善7075鋁合金的力學(xué)性能并沒有任何研究結(jié)論。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提升7075鋁合金綜合性能的熱處理方法。以解決目前7075鋁合金時效工藝復(fù)雜，時效時間長效率低，尚需進一步提高時效鋁合金性能的技術(shù)問題。