[發(fā)明專利]一種超強高韌Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的固溶-時效熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110182923.3
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113005376B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝建新;張志豪;付華棟;姜磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C22C21/10
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明公開了一種超強高韌Al?Zn?Mg?Cu鋁合金的固溶?時效熱處理工藝，屬于鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明鋁合金固溶?時效工藝，兼顧合金高強、高塑、高韌等綜合性能需求，其特征在于：采用三級固溶處理+三級時效處理，固溶和時效溫度逐級上升。本發(fā)明的超強高韌鋁合金固溶?時效熱處理工藝，優(yōu)先適用但不限于新型超強高韌Al?Zn?Mg?Cu鋁合金，相比于傳統(tǒng)T6單級峰值時效處理工藝，本發(fā)明固溶?時效工藝獲得的合金組織中晶內(nèi)析出相分布更加均勻且細(xì)小、晶界析出相由連續(xù)鏈狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁B續(xù)分布，可顯著提升合金的綜合性能，抗拉強度750MPa，延伸率12％，斷裂韌性35MPa·mm^1/2。且該工藝成本低、流程短，適合高性能鋁合金的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種超強高韌Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的熱處理工藝，滿足航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茕X合金熱處理工藝的需求。

背景技術(shù)

隨著航空航天、軌道交通等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對高強高韌鋁合金綜合性能提出了更高的要求，例如，希望未來航空用高性能鋁合金抗拉強度達(dá)到700～800MPa，而韌性、可加工性和耐蝕性等其他主要性能指標(biāo)與目前廣泛應(yīng)用的先進鋁合金7050(US3881966)、7055(US5221377A)和7136(US7214281B2)相當(dāng)。

目前，開發(fā)高性能航空用鋁合金的主要途徑為成分優(yōu)化與工藝調(diào)控。例如，單級峰值時效處理可以使鋁合金獲得較高的強度，但晶界處連續(xù)鏈狀分布的析出相惡化了材料的塑性和抗應(yīng)力腐蝕能力；雙級時效工藝雖然改善了合金塑性、韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力，但犧牲了合金的強度；回歸再時效工藝，可使得合金在保證較高強度的情況下，提高合金的耐蝕性，但不適宜大尺寸鋁合金構(gòu)件的熱處理；斷續(xù)時效，可實現(xiàn)強度、塑性、韌性、耐蝕性的良好匹配，但長達(dá)上千小時的時效處理時間，增加了生產(chǎn)成本、降低了生產(chǎn)效率。

為此，面對強度、塑性、韌性等多項性能指標(biāo)的綜合要求，研發(fā)適合超高強韌鋁合金工業(yè)化生產(chǎn)的固溶-時效工藝具有重要意義。本申請采用機器學(xué)習(xí)方法分析公開報道的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金固溶-時效工藝數(shù)據(jù)，開發(fā)了適用但不限于申請人發(fā)明的超高強度、高韌性鋁合金(成分范圍：8.30wt％-9.50wt％Zn，2.00wt％-2.50wt％Mg，1.30wt％-1.80wt％Cu，0.05wt％-0.15wt％Mn，0.10wt％-0.20wt％Cr，0.10wt％-0.20wt％Zr，0.05wt％-0.10wt％Ti，F(xiàn)e、Si等雜質(zhì)元素總和0.25wt％，余量為Al)的新型固溶-時效熱處理工藝，實現(xiàn)合金綜合性能的提升，可很好滿足航空航天、軌道交通等領(lǐng)域?qū)Τ邚姸?、高韌性鋁合金制造的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前高強高韌鋁合金固溶-時效熱處理工藝難以較好地匹配強度、塑性、韌性等綜合性能，進而導(dǎo)致合金難以滿足航空航天、軌道交通領(lǐng)域需求的問題，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學(xué)習(xí)方法，開發(fā)了一種新型超強高韌鋁合金固溶-時效熱處理工藝。

一種超強高韌Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的固溶-時效熱處理工藝，其特征在于：采用三級固溶處理+三級時效處理，固溶和時效溫度逐級上升。本發(fā)明的超強高韌鋁合金固溶-時效熱處理工藝，優(yōu)先適用但不限于新型超強高韌Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，成分范圍如下：Zn含量為8.30wt％-9.50wt％，Mg含量為2.00wt％-2.50wt％，Cu含量為1.30wt％-1.80wt％，Mn含量為0.05wt％-0.15wt％，Cr含量為0.10wt％-0.20wt％，Zr含量為0.10wt％-0.20wt％，Ti含量為0.05wt％-0.10wt％，F(xiàn)e、Si等雜質(zhì)元素總和0.25wt％，余量為Al。具體方案如下：

(1)三級固溶處理：將擠壓或軋制變形態(tài)高強高韌鋁合金進行三級固溶處理；

(2)三級時效處理：將步驟(1)中固溶處理的高強高韌鋁合金進行三級時效處理。