本發(fā)明涉及鋁合金制備，更具體的說(shuō)是涉及一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、7xxx系列的高強(qiáng)度鋁合金具有低密度、高強(qiáng)度和優(yōu)異的可加工性等優(yōu)點(diǎn)，是航空航天、制造、運(yùn)輸和移動(dòng)通信等領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料。不幸的是，高強(qiáng)度鋁合金對(duì)環(huán)境輔助開(kāi)裂非常敏感，而且與大多數(shù)高強(qiáng)度材料一樣，易受氫脆化的影響，溶解的氫原子很容易穿透表面氧化層并擴(kuò)散到鋁合金中的各種捕獲位點(diǎn)(例如位錯(cuò)、空位、晶界和析出物)。氫不僅降低其塑性，還可以使斷裂方式由韌性轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?，宏觀上表現(xiàn)為沿晶或穿晶準(zhǔn)解理斷裂，這限制了其應(yīng)用和發(fā)展。

2、如今，隨著航空航天工業(yè)向綠色能源趨勢(shì)方向發(fā)展，人們對(duì)設(shè)計(jì)一系列能夠承受可能的環(huán)境氫脆的新的高強(qiáng)度鋁合金提出了更高的要求。頂級(jí)飛機(jī)制造商目前正在開(kāi)發(fā)新一代零排放飛機(jī)。零排放飛機(jī)的最先進(jìn)設(shè)計(jì)包括通過(guò)現(xiàn)有商用飛機(jī)的改進(jìn)型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行氫氣燃燒。這種設(shè)計(jì)是基于使用液氫作為燃料與氧氣燃燒而建立的。氫氣燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣，使所應(yīng)用的高強(qiáng)度鋁合金長(zhǎng)時(shí)間暴露在氫環(huán)境中，最終導(dǎo)致鋁合金機(jī)械性能的災(zāi)難性惡化。目前科研人員已經(jīng)通過(guò)化學(xué)成分優(yōu)化、合金處理，如時(shí)效處理、固溶處理、預(yù)變形、預(yù)變形和熱處理的組合以及表面處理等手段，來(lái)提高鋁合金的抗氫脆性。然而，這些方法有時(shí)犧牲其機(jī)械性能而不是提高其抗氫脆性。因此，如何在不犧牲7xxx系列的高強(qiáng)度鋁合金的機(jī)械性能的情況下獲得優(yōu)異的抗氫脆性能至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)中遇到的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金及其制備方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

4、從室溫升溫到溫度t1，在溫度t1下對(duì)商用7075鋁合金進(jìn)行第一次固溶處理，接著升高固溶溫度到t2對(duì)7075鋁合金進(jìn)行第二次固溶處理，接著進(jìn)一步升高固溶溫度到t3對(duì)7075鋁合金進(jìn)行第三次固溶處理，最后進(jìn)行淬火處理得到具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金(命名為熱處理7075鋁合金)，整個(gè)熱處理過(guò)程在氬氣環(huán)境下進(jìn)行加熱處理。

5、優(yōu)選的，所述第一次固溶處理的固溶溫度t1為250-500℃，升溫速度2-5℃/min，保溫時(shí)間為200-600min。

6、優(yōu)選的，所述第二次固溶處理的固溶溫度t2為300-600℃，升溫速度2-7℃/min，保溫時(shí)間為200-650min。

7、優(yōu)選的，所述第三次固溶處理的固溶溫度t3為400-700℃，升溫速度2-8℃/min，保溫時(shí)間為300-650min。

8、優(yōu)選的，制備方法中所述固溶處理均采用高溫管式爐進(jìn)行加熱，加熱過(guò)程中在氬氣氣氛氛圍下進(jìn)行。

9、優(yōu)選的，所述7075合金為含0-5wt％cu的7075合金。

10、優(yōu)選的，7075鋁合金還可以替換為7050鋁合金、7049鋁合金和7010鋁合金。

11、優(yōu)選的，本發(fā)明制備得到的具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金包含富銅團(tuán)簇。

12、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金，采用上述的7075鋁合金的制備方法制得。

13、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

14、本發(fā)明提供的具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金，采用商用合金化的成分體系，配以適宜的熱處理工藝，可得到具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金，其抗拉強(qiáng)度在400mpa以上，并且在充氫條件下其斷裂延伸率是商用7075鋁合金的近2倍(96.6％)。在模擬海水浸蝕實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)熱處理7075鋁合金的斷裂延伸率是商用7075鋁合金的近兩倍(97.3％)。

15、本發(fā)明利用富銅團(tuán)簇增強(qiáng)商用7075鋁合金抗氫脆性能的策略有望為其他含有微量銅元素的高強(qiáng)金屬材料(例如高強(qiáng)度鋼)就如何提高其抗氫脆性能提供重要見(jiàn)解。

技術(shù)特征：

1.一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，所述第一次固溶處理的固溶溫度t1為250-500℃，升溫速度2-5℃/min，保溫時(shí)間為200-600min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，所述第二次固溶處理的固溶溫度t2為300-600℃，升溫速度2-7℃/min，保溫時(shí)間為200-650min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，所述第三次固溶處理的固溶溫度t3為400-700℃，升溫速度2-8℃/min，保溫時(shí)間為300-650min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，固溶處理均采用高溫管式爐進(jìn)行加熱，加熱過(guò)程中在氬氣氣氛氛圍下進(jìn)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，所述商用7075合金為含0-5wt％cu的7075合金。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金的制備方法，其特征在于，所述具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金包含富銅團(tuán)簇。

8.一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的7075鋁合金的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金及其制備方法，該7075鋁合金經(jīng)多重固溶處理后得到一種具有富銅團(tuán)簇的7075鋁合金，具體包括：對(duì)商用7075鋁合金進(jìn)行固溶處理，接著升高固溶溫度對(duì)7075鋁合金進(jìn)行第二次固溶處理，接著進(jìn)一步升高固溶溫度對(duì)7075鋁合金進(jìn)行第三次固溶處理，最后進(jìn)行淬火處理得到具有優(yōu)異抗氫脆性能的7075鋁合金。整個(gè)熱處理過(guò)程在氬氣環(huán)境下進(jìn)行加熱處理。本發(fā)明提供的7075鋁合金，采用商用合金化的成分體系，配以適宜的熱處理工藝，可得到具有優(yōu)異抗氫脆性能的熱處理7075鋁合金，其抗拉強(qiáng)度在400Mpa以上，并且在充氫條件下其斷裂延伸率是商用7075鋁合金的近2倍。

技術(shù)研發(fā)人員：岳永海,肖宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9