[發明專利]一種較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的非等溫過時效處理方法

在審

• 申請號: 202010250906.4
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111485187A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 馮迪;陳洪美;王建成;尹飛;朱治愿;臧千昊;李有祥
• 申請（專利權）人: 揚州宏福鋁業有限公司;江蘇科技大學
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C22C21/10;C21D9/00
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 田方正

本發明公開了一種較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的非等溫過時效處理方法，首先對待處理的較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒進行固溶淬火處理后按照低于最高時效溫度點強化效果的欠時效進行第一階段預時效處理，其次，將經第一階段預時效處理后的較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒以一定升溫速率加熱至最高時效溫度點，隨后立即以一定冷卻速率降溫至室溫，本發明合理利用擠壓棒材表面層和芯部升溫、降溫速率的不同，以升、降溫時效技術平衡不同層的實際時效效果，在提升材料強度和抗應力腐蝕性能的同時，可提高較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的徑向組織均勻性和性能均勻性，適合較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒材的時效熱處理。

技術領域

本發明涉及一種較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的非等溫過時效處理方法，屬于鋁合金的熱處理強化技術領域。

背景技術

采用高強AlZnMgCu合金擠壓棒直接制造或配合機加工等制備承力結構件是實現快速軌道交通工具和航空器結構輕量化的重要途徑之一。隨著中國高速列車和“大飛機”計劃的不斷推進，交通工具載重量和性能的持續提升對結構減重、擠壓棒材等的綜合性能提出了更嚴格的要求。

作為典型的析出強化合金，高品質AlZnMgCu合金擠壓棒的綜合性能強烈依賴時效技術。但是，單級峰時效只能最大化AlZnMgCu合金的強度。等溫雙級過時效提高合金抗應力腐蝕性能的結果則是以犧牲合金力學性能為前提的。回歸再時效僅僅從理論上解決了AlZnMgCu合金的強度和耐蝕性能可以協同提升的可能性，但是其工藝窗口狹窄，工業應用難度極大。因此，AlZnMgCu合金的力學性能和抗應力腐蝕的協同提升是該系合金時效熱處理需要解決的關鍵技術難點。

此外，隨著近凈成型、整體制造理念的重視程度不斷加深，大尺寸AlZnMgCu合金結構件的時效熱處理還存在厚截面構件芯部和表面層的時效程度差異而導致的組織及性能不均勻性問題，如高速鐵路和大型航空航天設備使用的高性能輕質擠壓棒材，該類制品力學和腐蝕性能水平及其均勻性的突破對滿足我國高速軌道交通和航空航天領域急需的超強輕質結構件起著關鍵作用。因此，較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的熱處理強化處理應達到以下兩個目的：(1) 同時擁有較高的力學性能和抗應力腐蝕性能；(2) 性能的徑向不均勻性低。

發明內容

針對現有的常規雙級時效熱處理的缺陷和不足，本發明提供了一種較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的非等溫過時效處理方法，已解決上述背景技術中的問題。

本發明從第一階段預時效、第二階段升溫時效的升溫速率、最高時效溫度點以及降溫時效的冷卻速率四個因素的優化匹配出發，首先通過第一階段預時效使合金晶內析出具有一定比例的GP區、η′相以及晶界η相；再通過第二階段升溫時效的升溫速率和最高時效溫度點的匹配，在抑制晶內半共格相粗化的同時，促使晶界η相粗化和斷續；接著再以一定的冷卻速率降溫至室溫，利用過飽和固溶體的再次脫溶二次強化基體，同時利用較大直徑擠壓棒材表面層和芯部升溫、降溫速率的相互補償效應，達到控制晶內、晶界析出相尺寸以及其在棒材徑向的優化分布，有效提高較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的徑向性能均勻性。

本發明一種較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒的非等溫過時效處理方法，包括如下步驟：

(1)在15～18的擠壓比條件下，得到直徑60～80mm的AlZnMgCu合金擠壓棒材。對擠壓棒材進行固溶處理。固溶溫度為470～480℃，固溶時間為1～2h，淬火轉移時間≤10s；

(2)對固溶態的較大直徑AlZnMgCu合金擠壓棒按照低于最高時效溫度點強化效果的欠時效進行第一階段預時效處理。第一階段預時效溫度≤120℃，第一階段預時效時間≤24h；

(3)第二階段升溫時效的升溫速率為60℃～300℃/h，加熱到預設的最高時效溫度點為215～250℃，取消第二階段時效的等溫保溫平臺，升溫至預設的最高時效溫度點后立即以冷卻速率為60℃～120℃/h進行降溫時效。