[發明專利]一種提高鋁合金疊層復合板抗沖擊性能的時效工藝

在審

• 申請號: 202310272434.6
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116145058A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 高坤元;竇義武;閔范磊;聶祚仁;黃暉;文勝平;吳曉藍;榮莉;魏午;亓鵬
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;B21B1/38;C22F1/00;C21D8/02;C22C21/10;B32B15/01;B32B37/10;B32B38/00;B32B15/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種提高鋁合金疊層復合板抗沖擊性能的時效工藝，屬于有色金屬技術領域，對兩種Zn、Mg含量差別較大的疊層復合板軋制，得到疊層復合板的總厚度為5.0mm,其中Al?7.0Zn?3.0Mg合金的厚度為4.07mm，Al?4.4Zn?2.3Mg合金厚度為0.93mm，然后對復合板進行470℃/1h的統一固溶處理，進一步進行統一時效處理，時效工藝為105～110℃保溫36～60h，本發明所得疊層復合板具有高的抗沖擊強度和良好的沖擊韌性。

技術領域

本發明屬于有色金屬技術領域，涉及一種提高鋁合金疊層復合板抗沖擊性能的時效工藝。

背景技術

Al-Zn-Mg-Cu系合金是鋁合金體系中典型的可熱處理強化合金，合金優異的力學性取決于合金的微觀結構，尤其依賴于納米級別強化相的形成、長大和粗化，時效工藝是整個熱處理制度中關鍵的一環。通常的鋁合金疊層復合板，采取一種高強鋁合金為作為面板抵抗外界破壞、一種中強高韌鋁合金為背板吸收消耗外界的沖擊能量。通過硬-軟鋁合金疊層復合板的設計，合理配比分層結構，可以在實現輕量化的同時，最大限度的提高材料防護能力。

鋁合金疊層復合板在抗沖擊過程中需要受沖擊面合金具備高強度，背面鋁合金具備高塑性。疊層板相對于單一高強鋁合金具有更高的沖擊韌性，相對于單一高韌鋁合金具有更到的沖擊強度，沖擊強度以及沖擊韌性兼顧能具備更高的沖擊性能，故疊層鋁合金板的抗沖擊性能優于單一鋁合金板。但是疊層鋁合金由兩種Zn、Mg含量不同的鋁合金所熱軋復合而成，常規的疊層板時效工藝往往只能使高強鋁合金具備高強度特征，而高韌鋁合金無法得到最佳的韌性，無法做到兩者兼得，如何選擇鋁合金疊層復合板的高強以及高韌綜合匹配的時效工藝制度，使抗沖擊主體層高強鋁合金滿足高強性能，又能使高韌鋁合金具備高的韌性，是疊層復合板應用的關鍵性問題。

基于以上考慮，本發明以優于傳統時效工藝疊層板的抗沖擊強度以及沖擊韌性為指標，設計鋁合金疊層復合板的時效制度，使其疊層復合板具有高的抗沖擊強度和良好的沖擊韌性。

發明內容

本發明的目的是實驗得出疊層復合板作為防護板材抵抗外界沖擊時的最優時效工藝制度。因為疊層鋁合金有兩種Zn、Mg含量不同的鋁合金所熱軋復合而成，需要尋找高沖擊強度與高沖擊韌性綜合匹配的工藝區間，來制定疊層復合板的時效制度，使其既滿足主體抗沖擊層合金的高強度特性，又滿足防擊穿層合金高韌性特點，使其最大限度地提升疊層復合板的抗沖擊性能。

本發明通過以下技術方案實現一種提高Al-7.0Zn-3.0Mg與Al-4.4Zn-2.3Mg疊層復合板抗沖擊性能的時效工藝。該方法包括下述步驟：(1)高強鋁合金Al-7.0Zn-3.0Mg(7.0wt％的Zn和3.0wt％的Mg)、高韌鋁合金Al-4.4Zn-2.3Mg(4.4wt％的Zn和2.3wt％的Mg)進行均勻化處理，然后進行復合熱軋制備疊層鋁合金復合板；(2)對疊層鋁合金復合板進行統一固溶處理；(3)對固溶處理后的疊層鋁合金復合板進行統一時效工藝。

步驟(1)，將鑄態高強鋁合金板Al-7.0Zn-3.0Mg以及鑄態高韌鋁合金板Al-4.4Zn-2.3Mg分別單獨進行470℃/24h均勻化，其中均勻化后的高強鋁合金板厚度14mm±2mm，高韌鋁合金板厚度為4mm±1mm，將上述均勻化后的兩板物理疊合進行軋制成疊層鋁合金復合板，軋制是在440℃下進行的，高強鋁合金板變形量為71％±5％，高韌鋁合金板的變形量76.7％±5％；

步驟(2)，將疊層鋁合金復合板，在溫度470℃，時間1h固溶工藝下進行統一固溶處理，然后水淬火。

步驟(3)，固溶處理完成后，對疊層復合板鋁合金進行統一時效工藝，時效溫度范圍為100～120℃，保溫時間為20～60h，進一步優選時效溫度為105～110℃，保溫時間為36～60h。

采用霍普金森壓桿進行高應變率壓縮試驗。