專利名稱：一種適用于7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法。
背景技術(shù)：
超高強(qiáng)鋁合金為7000系鋁合金，是時(shí)效強(qiáng)化型鋁合金。強(qiáng)化相主要來(lái)源于合金時(shí)效熱處理過(guò)程中析出的MgZnJH，且強(qiáng)化相的體積分?jǐn)?shù)與合金的強(qiáng)度性能呈正比的關(guān)系。因此，只有通過(guò)合理的熱處理工藝以及優(yōu)化合金的成分設(shè)計(jì)，使合金中形成大量的強(qiáng)化相才能達(dá)到強(qiáng)化的目的。為了得到大量的強(qiáng)化相，可以通過(guò)改善熱處理工藝，使合金在固溶淬火后得到最大的過(guò)飽和度，并采用合理的時(shí)效工藝，增加時(shí)效階段析出相的數(shù)量，改善析出相的分布， 從而達(dá)到增加強(qiáng)化的效果。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)超高強(qiáng)鋁合金熱處理工藝的研究從未停止過(guò)。最初，對(duì)7000系鋁合金一般采用T6峰時(shí)效的熱處理制度，可以獲得較高的極限抗拉強(qiáng)度和一定的耐腐蝕性能，以7075-T6峰時(shí)效狀態(tài)合金為代表。伴隨著該合金在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的事故，研究發(fā)現(xiàn)，7075-T6峰時(shí)效狀態(tài)合金雖然具有較高的強(qiáng)度，但由于合金內(nèi)部晶界上連續(xù)粗大析出相的存在，合金的抗應(yīng)力腐蝕性能較差。20世紀(jì)60年代，一種新型的熱處理方法產(chǎn)生了，即雙級(jí)過(guò)時(shí)效熱處理方法，通過(guò)這種新型的時(shí)效處理方法可以將合金內(nèi)部晶界上的連續(xù)粗大析出相變成間斷的粗大析出相，該方法的應(yīng)用大大提高了合金的抗應(yīng)力腐蝕性能，但合金的強(qiáng)度性能有所下降。20世紀(jì)70-80年代以色列飛機(jī)公司率先提出的7000系鋁合金RRA三級(jí)時(shí)效熱處理工藝，并由美國(guó)鋁業(yè)公司(Alcoa)開發(fā)出了實(shí)用化的7000系鋁合金T77三級(jí)時(shí)效熱處理工藝。RRA三級(jí)時(shí)效熱處理工藝是在傳統(tǒng)的峰時(shí)效熱處理后加一段時(shí)間的高溫?zé)崽幚?，使晶?nèi)強(qiáng)化相重溶、晶界上的連續(xù)析出相轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)析出相，然后再回到低溫進(jìn)行峰時(shí)效熱處理。研究表明，T77狀態(tài)下的7000系鋁合金既能夠保持接近T6狀態(tài)下的強(qiáng)度性能、又能夠擁有接近T73狀態(tài)下的其它綜合性能。在7000系鋁合金的實(shí)際制坯過(guò)程中，由于凝固冷卻速度的限制，不可避免地還要生成一些一次凝固析出相(包括T相、S相、MgZn2相等)，部分尺寸粗大的一次凝固析出相即使經(jīng)過(guò)后續(xù)的熱變形加工破碎和固溶熱處理仍難以實(shí)現(xiàn)完全回溶，殘留在最終狀態(tài)合金中成為開裂源、對(duì)合金的綜合性能將造成負(fù)面影響。因此，必須通過(guò)均勻化處理使這些一次凝固析出相實(shí)現(xiàn)絕大部分回溶，為后續(xù)的熱變形加工和強(qiáng)韌化熱處理創(chuàng)造條件。均勻化處理的目的是使一次析出相充分回溶，經(jīng)過(guò)后續(xù)擠壓、固溶工藝，最后在時(shí)效處理過(guò)程中析出相均勻、細(xì)小。采用傳統(tǒng)的單級(jí)均勻化處理技術(shù)，當(dāng)均勻化處理溫度較低時(shí)，難以使一些具有較高熔點(diǎn)的一次凝固析出相實(shí)現(xiàn)充分回溶；而當(dāng)均勻化處理溫度較高時(shí)，鑄錠中存在的一些低熔點(diǎn)共晶相將會(huì)出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象；上述矛盾導(dǎo)致傳統(tǒng)的均勻化處理溫度一般不能選擇過(guò)高，從而導(dǎo)致7000系鋁合金鑄錠中一次凝固析出相殘留量過(guò)大。因此，需選擇合理的均勻化溫度及時(shí)間，使一次析出相最大限度的回溶。同時(shí)，還要考慮一次析出相的熔點(diǎn)，一次析出相中大部分為低熔點(diǎn)共晶相，若均勻化溫度超過(guò)低熔點(diǎn)共晶相的熔點(diǎn)或固溶線時(shí)，就容易發(fā)生過(guò)燒，導(dǎo)致材料的性能下降。因此，還需保證均勻化溫度不會(huì)過(guò)高，使材料發(fā)生過(guò)燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種適用于7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法，將7000系鋁合金坯錠進(jìn)行三級(jí)均勻化熱處理(I )、將7000系鋁合金的坯料由室溫升溫至TI，在TI溫度下保溫時(shí)間為11，其中，Tl 為 4650C -473°C, tl 為 23h_25h ； (2 )、再將7000系鋁合金的坯料由TI升溫至T2，在T2溫度下保溫時(shí)間為t2，其中，T2 為 480 0C -485 °C, t2 為 llh_13h ；(3)、最后，將7000系鋁合金的坯料由T2升溫至T3，在T3溫度下保溫時(shí)間為t3，其中，T3為495°C -500°C, t3為15min_25min ;得到三級(jí)均勻化熱處理后的7000系鋁合金的坯料。本發(fā)明針對(duì)7000系鋁合金進(jìn)行了大量的工作，獲取了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明，采用本發(fā)明方法對(duì)7000系鋁合金坯錠進(jìn)行三級(jí)均勻化熱處理，使7000系鋁合金坯錠在均勻化階段一次析出相充分回溶，為后續(xù)擠壓、固溶和時(shí)效處理過(guò)程中形成均勻、細(xì)小析出相奠定了基礎(chǔ)。一種7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法，該發(fā)明方法為對(duì)7000系鋁合金坯錠在(465-473) 0C /23h-25h+ (480-485) °C /llh_13h+ (495-500) °C /15min_25min 的三級(jí)均勻化熱處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)該發(fā)明方法處理的7000系鋁合金，使7000系鋁合金坯錠在均勻化階段一次析出相充分回溶，保證合金不發(fā)生過(guò)燒，為后續(xù)擠壓、固溶和時(shí)效處理過(guò)程中形成均勻、細(xì)小析出相奠定了基礎(chǔ)。


圖I 是 Al-5. 9Zn-2. 4Mg_2. 2Cu_0. 12%Zr 合金在 470°C /48h 單級(jí)均勻化處理后的微觀組織圖像。圖 2 是 Al-5. 9Zn-2. 4Mg-2. 2Cu-0. 12% Zr 合金 在4700C /24h+485°C /12h+500°C /20min均勻化處理后合金的金相組織圖像(是經(jīng)實(shí)施例I中的工藝方處理得到的均勻化處理后合金的金相組織圖像)。圖3是Al-6. 2Zn-2. 2Mg_2. ICu合金在470°C /48h單級(jí)均勻化處理后的掃描電鏡圖像。圖4 是 Al-6. 2Zn-2. 2Mg_2. ICu 合金在 473°C /24h+480°C /12h+495°C /20min 均勻化處理后合金的掃描電鏡圖像(是經(jīng)實(shí)施例2中的工藝方處理得到的均勻化處理后合金的金相組織圖像)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I對(duì)Al-5. 9Zn-2. 4Mg_2. 2Cu_0. 12%Zr合金采用本發(fā)明方法的三級(jí)均勻化熱處理制度進(jìn)行均勻化處理，具體工藝為470°C /24h+485°C /12h+500°C /20min。和傳統(tǒng)單極均勻化處理(470°C /48h)相比，殘留一次析出相的數(shù)量明顯減少。圖I、圖2分別為傳統(tǒng)均勻化和本發(fā)明三級(jí)均勻化處理的合金金相組織的對(duì)比。如圖I、圖2所示，在經(jīng)本發(fā)明三級(jí)均勻化處理的合金金相組織，和傳統(tǒng)單極均勻化處理的合金金相組織相比，由于在三級(jí)均勻化階段一次析出相充分回溶，所以殘留一次析出相的數(shù)量明顯減少，為后續(xù)擠壓、固溶和時(shí)效處理過(guò)程中形成均勻、細(xì)小析出相奠定了基礎(chǔ)。實(shí)施例2 對(duì)Al-6. 2Zn-2. 2Mg_2. ICu合金采用本發(fā)明方法的三級(jí)均勻化熱處理制度進(jìn)行均勻化處理，具體工藝為473°C /24h+480°C /12h+495°C /20min。結(jié)果表明，上述三級(jí)均勻化處理與傳統(tǒng)均勻化處理(470°C /48h)相比，晶粒尺寸沒(méi)有明顯變化，未發(fā)生顯著長(zhǎng)大，一次析出相基本全部回溶。圖3、圖4分別為傳統(tǒng)單極均勻化和本發(fā)明三級(jí)均勻化處理的合金掃描電鏡組織的對(duì)比。如圖3、圖4所示，在經(jīng)本發(fā)明三級(jí)均勻化處理的合金金相組織，和傳統(tǒng)單極均勻化處理的合金金相組織相比，由于在三級(jí)均勻化階段一次析出相充分回溶，所以殘留一次析出相的數(shù)量明顯減少，為后續(xù)擠壓、固溶和時(shí)效處理過(guò)程中形成均勻、細(xì)小析出相奠定了基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法，將7000系鋁合金坯錠進(jìn)行三級(jí)均勻化熱處理 (1)、將7000系鋁合金的坯料由室溫升溫至Tl，在Tl溫度下保溫時(shí)間為tl，其中，Tl為4650C -473°C, tl 為 23h_25h ； (2)、再將7000系鋁合金的坯料由Tl升溫至T2，在T2溫度下保溫時(shí)間為t2，其中，T2為 480 0C -485 °C, t2 為 llh_13h ； (3)、最后，將7000系鋁合金的坯料由T2升溫至T3，在T3溫度下保溫時(shí)間為t3，其中，T3為495°C -500°C，t3為15min_25min ;得到三級(jí)均勻化熱處理后的7000系鋁合金的坯料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種7000系鋁合金的三級(jí)均勻化熱處理方法，該發(fā)明方法為對(duì)7000系鋁合金坯錠在(465-473)℃/23h-25h+(480-485)℃/11h-13h+(495-500)℃/15min-25min的三級(jí)均勻化熱處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:經(jīng)該發(fā)明方法處理的材料，可以使7000系鋁合金坯錠在三級(jí)均勻化階段一次析出相充分回溶，為后續(xù)擠壓、固溶和時(shí)效處理過(guò)程中析出均勻、細(xì)小析出相奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)C22F1/053GK102796975SQ20121028734
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者王 鋒, 熊柏青, 張永安, 劉紅偉, 李志輝, 李錫武 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院