專利名稱：一種適用于7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法。
背景技術：
超高強鋁合金為7000系鋁合金，是時效強化型鋁合金。強化相主要來源于合金時效熱處理過程中析出的MgZnJH，且強化相的體積分數(shù)與合金的強度性能呈正比的關系。因此，只有通過合理的熱處理工藝以及優(yōu)化合金的成分設計，使合金中形成大量的強化相才能達到強化的目的。為了得到大量的強化相，可以通過改善熱處理工藝，使合金在固溶淬火后得到最大的過飽和度，并采用合理的時效工藝，增加時效階段析出相的數(shù)量，改善析出相的分布， 從而達到增加強化的效果。因此，長期以來，國內(nèi)外對超高強鋁合金熱處理工藝的研究從未停止過。最初，對7000系鋁合金一般采用T6峰時效的熱處理制度，可以獲得較高的極限抗拉強度和一定的耐腐蝕性能，以7075-T6峰時效狀態(tài)合金為代表。伴隨著該合金在實際應用中出現(xiàn)的事故，研究發(fā)現(xiàn)，7075-T6峰時效狀態(tài)合金雖然具有較高的強度，但由于合金內(nèi)部晶界上連續(xù)粗大析出相的存在，合金的抗應力腐蝕性能較差。20世紀60年代，一種新型的熱處理方法產(chǎn)生了，即雙級過時效熱處理方法，通過這種新型的時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，該方法的應用大大提高了合金的抗應力腐蝕性能，但合金的強度性能有所下降。20世紀70-80年代以色列飛機公司率先提出的7000系鋁合金RRA三級時效熱處理工藝，并由美國鋁業(yè)公司(Alcoa)開發(fā)出了實用化的7000系鋁合金T77三級時效熱處理工藝。RRA三級時效熱處理工藝是在傳統(tǒng)的峰時效熱處理后加一段時間的高溫熱處理，使晶內(nèi)強化相重溶、晶界上的連續(xù)析出相轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)析出相，然后再回到低溫進行峰時效熱處理。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系鋁合金的實際制坯過程中，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)過后續(xù)的熱變形加工破碎和固溶熱處理仍難以實現(xiàn)完全回溶，殘留在最終狀態(tài)合金中成為開裂源、對合金的綜合性能將造成負面影響。因此，必須通過均勻化處理使這些一次凝固析出相實現(xiàn)絕大部分回溶，為后續(xù)的熱變形加工和強韌化熱處理創(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)過后續(xù)擠壓、固溶工藝，最后在時效處理過程中析出相均勻、細小。采用傳統(tǒng)的單級均勻化處理技術，當均勻化處理溫度較低時，難以使一些具有較高熔點的一次凝固析出相實現(xiàn)充分回溶；而當均勻化處理溫度較高時，鑄錠中存在的一些低熔點共晶相將會出現(xiàn)過燒現(xiàn)象；上述矛盾導致傳統(tǒng)的均勻化處理溫度一般不能選擇過高，從而導致7000系鋁合金鑄錠中一次凝固析出相殘留量過大。因此，需選擇合理的均勻化溫度及時間，使一次析出相最大限度的回溶。同時，還要考慮一次析出相的熔點，一次析出相中大部分為低熔點共晶相，若均勻化溫度超過低熔點共晶相的熔點或固溶線時，就容易發(fā)生過燒，導致材料的性能下降。因此，還需保證均勻化溫度不會過高，使材料發(fā)生過燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種適用于7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法，將7000系鋁合金坯錠進行三級均勻化熱處理(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溫度下保溫時間為t3，其中，T3為495°C -500°C, t3為15min_25min ;得到三級均勻化熱處理后的7000系鋁合金的坯料。本發(fā)明針對7000系鋁合金進行了大量的工作，獲取了大量的實驗數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明，采用本發(fā)明方法對7000系鋁合金坯錠進行三級均勻化熱處理，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、固溶和時效處理過程中形成均勻、細小析出相奠定了基礎。一種7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法，該發(fā)明方法為對7000系鋁合金坯錠在(465-473) 0C /23h-25h+ (480-485) °C /llh_13h+ (495-500) °C /15min_25min 的三級均勻化熱處理。本發(fā)明的優(yōu)點在于經(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)生過燒，為后續(xù)擠壓、固溶和時效處理過程中形成均勻、細小析出相奠定了基礎。


圖I 是 Al-5. 9Zn-2. 4Mg_2. 2Cu_0. 12%Zr 合金在 470°C /48h 單級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)。
具體實施例方式實施例I對Al-5. 9Zn-2. 4Mg_2. 2Cu_0. 12%Zr合金采用本發(fā)明方法的三級均勻化熱處理制度進行均勻化處理，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)明三級均勻化處理的合金金相組織的對比。如圖I、圖2所示，在經(jīng)本發(fā)明三級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、固溶和時效處理過程中形成均勻、細小析出相奠定了基礎。實施例2 對Al-6. 2Zn-2. 2Mg_2. ICu合金采用本發(fā)明方法的三級均勻化熱處理制度進行均勻化處理，具體工藝為473°C /24h+480°C /12h+495°C /20min。結(jié)果表明，上述三級均勻化處理與傳統(tǒng)均勻化處理(470°C /48h)相比，晶粒尺寸沒有明顯變化，未發(fā)生顯著長大，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)明三級均勻化處理的合金掃描電鏡組織的對比。如圖3、圖4所示，在經(jīng)本發(fā)明三級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、固溶和時效處理過程中形成均勻、細小析出相奠定了基礎。
權利要求
1.一種7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法，將7000系鋁合金坯錠進行三級均勻化熱處理 (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溫度下保溫時間為t3，其中，T3為495°C -500°C，t3為15min_25min ;得到三級均勻化熱處理后的7000系鋁合金的坯料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種7000系鋁合金的三級均勻化熱處理方法，該發(fā)明方法為對7000系鋁合金坯錠在(465-473)℃/23h-25h+(480-485)℃/11h-13h+(495-500)℃/15min-25min的三級均勻化熱處理。本發(fā)明的優(yōu)點在于: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均勻化階段一次析出相充分回溶，為后續(xù)擠壓、固溶和時效處理過程中析出均勻、細小析出相奠定了基礎。
文檔編號C22F1/053GK102796975SQ20121028734
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權日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 申請人:北京有色金屬研究總院