[發明專利]一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金短流程回歸再時效優化工藝

在審

• 申請號: 202110589249.0
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113293341A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 袁武華;張鵬;朱佳佳;楊靖雲;張森峰
• 申請（專利權）人: 湖南大學;中國第二重型機械集團德陽萬航模鍛有限責任公司
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C21D1/18;C22C21/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種Al?Zn?Mg?Cu系鋁合金回歸再時效優化工藝，其工藝步驟包括將固溶態Al?Zn?Mg?Cu系鋁合金依次進行預時效、回歸處理、再時效、二次再時效；所述再時效溫度：115?123℃，保溫時間：5?8h，之后隨爐升溫至二次再時效溫度：160?177℃，保溫時間：1?8h，后空冷。本發明采用“固溶淬火+預時效+回歸+一次再時效+二次再時效”復合工藝，對鋁合金回歸再時效工藝進行優化，在不影響材料強度、耐腐蝕性能的基礎上可顯著縮短合金的熱處理周期，熱處理周期縮短40％以上，節省能源消耗，降低生產成本，可顯著提高工業上結構件的大規模生產及鍛件研制生產效率，適合復雜結構件的工業化規模生產。

技術領域

本發明公開了一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金短流程回歸再時效優化工藝，屬于金屬材料熱處理技術領域。

背景技術

Al-Zn-Mg-Cu系超高強鋁合金具有高強度、低密度、良好的加工性能等特點，滿足航空航天領域的需要，被航空工業作為重要結構材料進行使用。作為熱處理可強化型合金，時效硬化(析出相強化)是其最重要的強化機制，其強化機理是在時效過程中從過飽和固溶體中均勻析出細小彌散的強化相，時效方式主要包括單級時效、雙級時效、回歸再時效工藝。

單級時效即一級時效，是指將合金在高于室溫的一定溫度下保溫若干時間，合金經過峰時效(T6)狀態后，基體內均勻分布細小彌散的亞穩相η′相、適量的GP區與少量的平衡相η，會獲得最大強度和硬度，但由于晶界存在細小且連續分布的析出相，其抗腐蝕性能較差。

雙級時效指的是在兩個溫度下進行人工時效。經雙級時效熱處理之后，合金的強度會有所下降，相對于T6態降低10～15％，抗腐蝕性能明顯增強。

綜上，該系合金在峰時效狀態(T6)下應力腐蝕敏感性較高，雙級時效后的強度較T6態有所下降，但耐腐蝕性能可以得到改善。為滿足航空等領域結構件高強度、高抗應力腐蝕性能的綜合需求，1974年Cina首次提出回歸再時效熱處理工藝。這種制度指的是合金在兩次較低溫度時效(120℃左右/24h)間插入一次較高溫度的回歸時效處理工藝。合理的回歸工藝可使不同規格的試樣具有峰時效狀態(T6)強度的同時，耐腐蝕性能達到雙級時效的水平。即經過回歸再時效處理后的合金在保持高強度的同時可以獲得良好的抗應力腐蝕性能與斷裂韌性。但這一工藝時效周期長(回歸、再時效處理總周期45h以上)，耗費大量能源，因此不利于實現工業化規模生產。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種能耗低、工藝周期短的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金短流程回歸再時效優化工藝，本發明工藝在不影響材料強度、耐腐蝕性能的基礎上，顯著縮短(周期縮短40％以上)鋁合金的回歸再時效熱處理周期。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金短流程回歸再時效優化工藝，包括如下步驟：

將固溶態Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金依次進行預時效、回歸處理、再時效、二次再時效；

所述預時效工藝參數為：

預時效溫度：100℃-121℃，保溫時間：10-18小時，之后隨爐升溫進行回歸處理；

所述回歸處理工藝參數為：

回歸處理溫度：170-200℃，保溫時間：10-90min；冷卻方式：水冷；

所述再時效工藝參數為：

一次再時效溫度：115-123℃，保溫時間：5-8h，之后隨爐升溫進行二次再時效處理；

所述二次再時效工藝參數為：

二次再時效溫度：160-177℃，保溫時間：1-8h，冷卻方式：空冷。

本發明中，固溶態Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的固溶工藝參數為：