[發明專利]一種高銅鎂比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高強鋁合金鑄錠分級均勻化處理工藝

在審

• 申請號: 201911301751.6
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110964993A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 吳浩;劉成;鄭志凱;黃鳴東;周澤宇
• 申請（專利權）人: 中鋁材料應用研究院有限公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健

本發明公開了一種高銅鎂比的Al?Zn?Mg?Cu?Zr超高強鋁合金鑄錠分級均勻化處理工藝，具體步驟為：將合金鑄錠以25～50℃/h從室溫升溫至375～425℃后保溫5～15h；再以25～50℃/h升溫至450℃后，繼續以5～15℃/h升溫至465～475℃間后保溫時間1～4h；最后將合金以1～5℃/h升溫至480～490℃并保溫16～36h，隨后空冷。本發明主要適用于Cu/Mg＞1的超高強Al?Zn?Mg?Cu合金，通過分級工藝處理，不僅能夠促進合金中Al₃Zr納米級彌散相的均勻析出，提高合金后續變形組織的高溫穩定性；同時能有效消除鑄錠中低熔點非平衡共晶相T相(AlZnMgCu相)，并且也充分考慮到了T相向S相(Al₂CuMg相)的轉變等因素，最終實現T相和S相的完全回溶，有力避免了S相在基體中殘留，從而改善或提高鋁材的綜合性能。

技術領域

本發明涉及鋁合金鑄錠熱處理工藝領域，具體涉及到一種高銅鎂比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高強鋁合金鑄錠的分級均勻化處理工藝。

背景技術

Al-Zn-Mg-Cu系超高強鋁合金由于其比強度高等特點，已成為航空航天、國防軍工等關鍵領域的主要的輕質結構材料。但由于超高強鋁合金成分較為復雜，元素含量高，各元素成分配比變化等因素，合金鑄錠在制備凝固過程中易產生嚴重的枝晶偏析和成分偏析，造成合金組織和成分不均勻，同時形成大量粗大的非平衡共晶組織和初生相，嚴重惡化合金綜合性能。因此合金鑄錠需要進行合理有效的均勻化處理，以改善合金組織與成分的均勻性。

超高強鋁合金鑄錠的均勻化處理是材料最終能否獲得最佳使用性能的關鍵環節。均勻化處理消除或降低晶內化學成分和組織的不均勻性，促進晶界非平衡共晶相溶解，減少殘留相體積分數，改善合金的塑性，提高合金的塑性和抗疲勞斷裂性能，同時促進微量元素如Zr等形成的Al₃Zr等納米粒子均勻彌散析出，以抑制后續合金熱加工過程中變形組織再結晶和晶粒長大等作用。

Al-Zn-Mg-Cu系超高強鋁合金由于成分復雜等，形成的初生相種類較多，尤其當合金鑄錠成分中Zn含量大于3％，且Cu/Mg較高時，會形成高熔點的含Cu相S相(Al₂CuMg相)，此外鑄錠在均勻化過程中還會發生由低熔點初生相T相(AlZnMgCu相)轉變為更高熔點S相現象，從而造成合金均勻化效果不佳，影響合金最終的綜合性能。

基于以上的技術背景，本發明設計了一種高銅鎂比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高強鋁合金分級均勻化處理工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供適用于高銅鎂比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高強鋁合金分級均勻化處理工藝，適用于Cu/Mg＞1(重量比)的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金，具體工藝包括以下步驟：第一步將合金鑄錠從室溫以25～50℃/h升溫至375～425℃間的某溫度點隨后保溫5～15h；第一步是為了促進合金中微量元素Zr形成的Al₃Zr納米粒子彌散析出。第二步再將合金從375～425℃間的某溫度點以25～50℃/h升溫至450℃，不保溫。第三步再將合金從450℃以5～15℃/h升溫至465～475℃間的某溫度點隨后保溫1～4h；第三步是為了有效地消除合金中低熔點T相或促進T相向S相完全轉變。第四步再將合金從465～475℃間的某溫度點以1～5℃/h升溫至480～490℃保溫16～36h，隨后空冷至室溫；第四步是為了消除合金中殘留的S相。

所述工藝步驟中，最優工藝參數為：

第一步：將合金從室溫以50℃/h升溫至400℃，保溫5h；

第二步：將合金從400℃以50℃/h升溫至450℃，不保溫；

第三步：將合金從450℃以10℃/h升溫至470℃，保溫2h；

第四步：將合金從470℃以2℃/h升溫至480℃，保溫24h，空冷至室溫。