專利名稱：一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法，有色金屬材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航空航天用Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金屬熱處理可強(qiáng)化合金，合金主要通過時效析出彌散析出相，阻礙位錯運(yùn)動作為主要強(qiáng)化機(jī)制。由于析出相細(xì)小，位錯主要切過析出相，因此析出相尺寸、體積分?jǐn)?shù)、析出相之間距離對合金性能影響重大。近年來，為了滿足成形Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金整體壁板，提出了一種新型成形技術(shù)。利用合金在時效溫度下成形，將彈性變形轉(zhuǎn)換為部分塑性變形，從而成形整體帶筋和變厚度復(fù)雜外形和結(jié)構(gòu)的整體壁板構(gòu)件，由于變形在彈性范圍內(nèi)，因此成形應(yīng)力低、尺寸精度高，成形在時效溫度下進(jìn)行，因此
存在應(yīng)力釋放，材料殘余應(yīng)力降低，有效的實現(xiàn)了形/性協(xié)同進(jìn)行，因此制造周期短。常規(guī)時效處理以及加工無法滿足實際應(yīng)用或者成本較高，因此，提出一種關(guān)于Al-Zn-Mg-Cu鋁合金蠕變成形方法，對于實際生產(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的Al-Zn-Mg-Cu系合金板材蠕變時效成形方法，該方法的目的在于通過調(diào)控Al-Zn-Mg-Cu系合金的主要強(qiáng)化相n'在蠕變時效過程中析出尺寸、密度，合金晶界析出相尺寸，提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的力學(xué)性能。通過有效控制合金變形后回彈量，成形鋁合金彎曲構(gòu)件。本發(fā)明的目的通過以下方法實現(xiàn)?！NAl-Zn-Mg-Cu系招合金板材螺變時效成形方法,對Al-Zn-Mg-Cu系合金板材進(jìn)行熱處理時，包括以下步驟，首先對板材進(jìn)行固溶，然后進(jìn)行淬火，再將板材置于彎曲半徑為800mnT5000mm的成形模具中并固定，然后對板材進(jìn)行蠕變時效，隨后保溫，最后從模具中卸載板材。所述的方法，所述的固溶溫度為470_485°C，時間為30分鐘 120分鐘。所述的方法，所述的蠕變時效的溫度為120_150°C，隨后保溫時間為2-36小時。所述的方法，蠕變時所施加的應(yīng)力為100_150Mpa。所述的方法，在對板材淬火后，再對板材進(jìn)行預(yù)變形處理，然后將板材固定于成形模具中進(jìn)行第一次蠕變時效。所述的方法，所述的預(yù)變形處理為對板材在水平的板材延伸方向上進(jìn)行預(yù)拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進(jìn)行預(yù)壓縮處理，對板材在水平方向上的預(yù)拉伸處理或者在豎直方向上的預(yù)壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1-8%。所述的方法，所述的板材的成形彎曲半徑為IOOOmm以上。所述的方法，板材厚度為2mnT30mm。
本發(fā)明在熱處理中有以下考慮通過合金固溶-淬火后和蠕變時效前的預(yù)處理，在合金中獲得大量的位錯及位錯組態(tài)，使得主要強(qiáng)化相析出彌散。蠕變時效處理中，由于外加蠕變應(yīng)力的存在，合金處于一種高能量狀態(tài)，析出相析出彌散，提高了合金力學(xué)性能。高溫蠕變的存在使得在彈性變形范圍內(nèi)的部分變形轉(zhuǎn)換為塑性變形，獲得所需尺寸形狀的構(gòu)件，有利于成形，同時降低了殘余應(yīng)力。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于Al-Zn-Mg-Cu系合金板材固溶-淬火后,對其進(jìn)行少量的預(yù)變形，調(diào)控析出相析出行為，提高合金的力學(xué)性能。該方法方法操作簡便，效果顯著。通過成形成性同時進(jìn)行，節(jié)約成本，減少了生產(chǎn)周期。工業(yè)生產(chǎn)中具有實際應(yīng)用價值。本發(fā)明所指鋁合金可采用不同的方法制備所需材料和(或)部件。蠕變時效采用中國專利201110209737. 0 :一種金屬蠕變成形模具，在此模具上進(jìn)行實驗。室溫拉伸實驗按 照國標(biāo)GB/T228-2002制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，拉伸實驗在CSS-44100萬能材料力學(xué)拉伸機(jī)上進(jìn)行，拉伸速度為2mm/min。本發(fā)明殘余應(yīng)力測試采用鉆孔應(yīng)變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘余應(yīng)力。采用華銀HV-5小負(fù)荷維氏硬度計測試各試樣硬度，載荷為3kg，保載時間 15s。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖I為本發(fā)明處理樣品流程圖；圖2為本發(fā)明處理后合金TEM明場像照片(a)蠕變時效4h; (b))蠕變時效1此；(c)蠕變時效24h(d)蠕變時效36h ；圖3為經(jīng)本發(fā)明處理合金SEM斷口形貌；圖4經(jīng)本發(fā)明處理后合金成形過程中的位錯等缺陷(a)位錯；(b)位錯墻；(C)亞晶界 圖5本發(fā)明方法步驟示意圖
具體實施例方式以下結(jié)合實施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。各實施例中室溫拉伸試驗采用GB/T228-2002，分別沿板材軋向割取樣品進(jìn)行本發(fā)明要求處理，隨后進(jìn)行力學(xué)性能測試。殘余應(yīng)力測試采用鉆孔應(yīng)變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘余應(yīng)力。采用華銀HV-5小負(fù)荷維氏硬度計測試各試樣硬度，載荷為3kg，保載時間15s。實施例A/B/C與對比實施例D/E/F合金成分
「 nZn Mg Cu Fe Si Cr Zr Ti Al---
78 2.0 12.1 0.13 0.09 0.02 0.12 0.05 BaI實施例IA 2mm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，蠕變時效溫度選取120°C，蠕變時間為12h。蠕變應(yīng)力lOOMPa，成形預(yù)彎曲半徑為1500mm。實施例2B IOmm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，淬火后板材進(jìn)行2%的預(yù)拉伸處理，蠕變時效溫度選取120°C，蠕變時間為24h。蠕變應(yīng)力為150MPa。成形預(yù)彎曲半徑為IOOOmm0實施例3C 20mm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，淬火后板材進(jìn)行4%的預(yù)壓縮處理，蠕變時效選取120°C /36h，蠕變應(yīng)力80MPa，成形預(yù)彎曲半徑為2000mm。對比實施例4D 2mm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，時效溫度選取120°C /12h。對比實施例5E IOmm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，淬火后板材進(jìn)行2%的預(yù)拉伸處理，時效選取120°C /24h。對比實施例6F 20mm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，淬火后板材進(jìn)行4%的預(yù)壓縮處理，時效選取120°C /36h。實施例G/H與對比實施例I/J合金成分

權(quán)利要求
1.一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法，其特征在于，對Al-Zn-Mg-Cu系合金板材進(jìn)行熱處理時，包括以下步驟，首先對板材進(jìn)行固溶，然后進(jìn)行淬火，再將板材置于彎曲半徑為800mnT5000mm的成形模具中并固定，然后對板材進(jìn)行蠕變時效，隨后保溫，最后從模具中卸載板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的固溶溫度為470-485 ，時間為30分鐘 120分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的蠕變時效的溫度為120-150°C，隨后保溫時間為2-36小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，蠕變時所施加的應(yīng)力為100-150Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在對板材淬火后，再對板材進(jìn)行預(yù)變形處理，然后將板材固定于成形模具中進(jìn)行第一次蠕變時效。
6.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的預(yù)變形處理為對板材在水平的板材延伸方向上進(jìn)行預(yù)拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進(jìn)行預(yù)壓縮處理，對板材在水平方向上的預(yù)拉伸處理或者在豎直方向上的預(yù)壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1_8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的板材的成形彎曲半徑為IOOOmm以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，板材厚度為2mnT30mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材蠕變時效成形方法。本發(fā)明的關(guān)鍵在于采取一種合理的固溶-淬火-預(yù)處理-蠕變時效制度，適用于2mm~30mm厚的板材，其內(nèi)容如下采用470-485℃固溶30min~120min后水淬，淬火后板材進(jìn)行0-10%的預(yù)變形處理，隨后進(jìn)行120℃-150℃蠕變時效保溫，保溫時間為2-36h，蠕變應(yīng)力采用100-150Mpa。成形彎曲半徑1000mm以上。利用本發(fā)明處理Al-Zn-Mg-Cu系合金，可以有效提高Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金蠕變成形性，降低合金板材殘余應(yīng)力。
文檔編號C22F1/057GK102978545SQ20121047528
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者張新明, 鄧運(yùn)來, 張勁, 龍旭初, 王亞鳳, 黃英, 房星, 湛利華 申請人:中南大學(xué)