一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法，包括以下步驟：將7075鋁合金依次進(jìn)行軋制、固溶、淬火、第一級(jí)時(shí)效處理、形變處理以及第二級(jí)時(shí)效處理，得到7075鋁合金板材。本發(fā)明通過對(duì)所述7075鋁合金板材采用雙級(jí)時(shí)效處理，并在兩次時(shí)效之間加入了形變處理。第一級(jí)低溫時(shí)效處理，合金可獲得GP區(qū)為主的彌散分布的細(xì)小沉淀相，為第二級(jí)時(shí)效處理時(shí)穩(wěn)定存在的GP區(qū)優(yōu)先成核提供條件；形變處理引入大量的位錯(cuò)，促進(jìn)了第二級(jí)時(shí)效時(shí)GP區(qū)轉(zhuǎn)化為高密度均勻細(xì)小過渡強(qiáng)化相η’的析出；由于位錯(cuò)與強(qiáng)化相η’的交互作用，提高了7075鋁合金強(qiáng)度，且7075鋁合金保持了較好的塑性。
【專利說明】一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高7075鋁合金板材性能的加工 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 7075鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu系可熱處理強(qiáng)化多元時(shí)效合金，具有高強(qiáng)度、低密 度和熱加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，是航空航天領(lǐng)域的主要結(jié)構(gòu)材料之一。
[0003] 7075鋁合金是一種高強(qiáng)度鋁合金，包括：0wt %?0· 40wt %的Si、0wt %? 0· 50wt % 的 Fe、I. 2wt % ?2. Owt % 的 Cu、2. Iwt % ?2. 9wt % 的 Mg、5. Iwt % ?6. Iwt % 的 ZruOwt % ?0· 30wt % 的 MruOwt % ?0· 20wt % 的 Ti、0. 18wt % ?0· 28wt % 的 Cr ;余量的 Al。
[0004] 目前，7075鋁合金板材的加工方法主要是將鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火處理，隨后 將淬火后的鋁合金進(jìn)行單級(jí)或多級(jí)時(shí)效，得到7075鋁合金TX或TX 51狀態(tài)的板材。采用 上述方法得到的7075鋁合金板材的抗拉強(qiáng)度在490?580MPa范圍。
[0005]目前，提高鋁合金的強(qiáng)度及塑性的方法主要應(yīng)用于Al-Cu、Al-Mg-Si系鋁合金，采 用"淬火一形變處理一終時(shí)效"的工藝路線，但Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金采用上述加工工藝 后，合金板材的強(qiáng)度明顯下降，無法滿足合金高性能的要求。為獲得較高強(qiáng)度的7075鋁合 金板材，主要是控制合金較高的Zn/Mg比值，熱軋和/或冷軋后采用固溶淬火處理，然后將 淬火后的鋁合金板材進(jìn)行峰值時(shí)效處理。這種方法可獲得抗拉強(qiáng)度為520?580MPa的合 金板材，但合金鑄造時(shí)裂紋傾向大，其對(duì)熔煉鑄造設(shè)備要求較高，鑄造成型率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種提高7075鋁合金板材性能的 加工方法，采用本發(fā)明所提供的加工方法制備得到的7075鋁合金板材鑄造成型性能好，并 且強(qiáng)度高。
[0007] 本發(fā)明提供了一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法，包括以下步驟：
[0008] 將7075鋁合金依次進(jìn)行軋制、固溶、淬火、第一級(jí)時(shí)效處理、形變處理以及第二級(jí) 時(shí)效處理，得到7075鋁合金板材。
[0009] 所述 7075 鋁合金中包括：Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti 和 A1。
[0010] 優(yōu)選的，所述軋制為熱軋和/或冷軋。
[0011] 優(yōu)選的，所述固溶、淬火的具體方法為：
[0012] 將經(jīng)過軋制的7075鋁合金在460?475 °C條件下保溫30?180min之后，轉(zhuǎn)移至 40°C以下的冷卻介質(zhì)中冷卻，所述轉(zhuǎn)移的時(shí)間控制在30s以內(nèi)。
[0013] 優(yōu)選的，所述冷卻介質(zhì)為水。
[0014] 優(yōu)選的，所述第一級(jí)時(shí)效處理的溫度為80?120°C，第一級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間 為 120 ?480min。
[0015] 優(yōu)選的，所述形變處理的具體方法為：
[0016] 在20?30°C條件下，將經(jīng)過第一級(jí)時(shí)效的7075鋁合金軋制或拉伸產(chǎn)生變形。
[0017] 優(yōu)選的，所述變形的變形率為6 %?20%。
[0018] 優(yōu)選的，所述第二級(jí)時(shí)效處理的溫度為110?130°C，第二級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間 為 720 ?1800min。
[0019] 優(yōu)選的，所述Zn與Mg的質(zhì)量比為2. 2?2. 5。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法，包括 以下步驟：將7075鋁合金依次進(jìn)行軋制、固溶、淬火、第一級(jí)時(shí)效、形變處理以及第二級(jí)時(shí) 效處理，得到7075鋁合金板材。本發(fā)明通過對(duì)所述7075鋁合金板材采用雙級(jí)時(shí)效，并在兩 次時(shí)效之間加入了形變處理。第一級(jí)低溫時(shí)效處理，合金可獲得GP區(qū)為主的彌散分布的細(xì) 小沉淀相，為第二級(jí)時(shí)效處理時(shí)穩(wěn)定存在的GP區(qū)優(yōu)先成核提供條件；形變處理引入大量的 位錯(cuò)，促進(jìn)了第二級(jí)時(shí)效時(shí)GP區(qū)轉(zhuǎn)化為高密度均勻細(xì)小過渡強(qiáng)化相η'的析出；由于位錯(cuò) 與強(qiáng)化相Π '的交互作用，提高了 7075鋁合金強(qiáng)度，且使7075鋁合金保持較好的塑性。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明提供了一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法，包括以下步驟：
[0022] 將7075鋁合金依次進(jìn)行軋制、固溶、淬火、第一級(jí)時(shí)效、形變處理以及第二級(jí)時(shí)效 處理，得到7075鋁合金板材。
[0023] 在本發(fā)明中，所述7075鋁合金包括Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti和Α1，具體的包 括：0wt % ?0· 40wt % 的 Si、0wt % ?0· 50wt % 的 Fe、I. 2wt % ?2. Owt % 的 Cu、2. Iwt % ? 2. 9wt% 的 Mg、5. lwt% ?6. lwt% 的 ZruOwt% ?0· 30wt% 的 MruOwt% ?0· 20wt% 的 Ti、 0· 18wt%?0· 28wt%的Cr ;余量的A1。其中，所述7075鋁合金化學(xué)成分在GB/T3190-2008 標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，優(yōu)選的，本發(fā)明通過控制7075鋁合金中Zn與Mg的質(zhì)量比為2. 2?2. 5,更優(yōu) 選為2. 25?2. 45,可在一定程度上提高鋁合金的鑄造成型性能。
[0024] 本發(fā)明首先將7075鋁合金進(jìn)行軋制，將7075鋁合金軋制至最終厚度為5?28mm 范圍的板材。其中，所述軋制為熱軋和/或冷軋，本發(fā)明對(duì)所述熱軋或冷軋的方式并無特殊 限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的熱軋或冷軋即可。
[0025] 將軋制后的7075鋁合金進(jìn)行固溶、淬火處理，本發(fā)明對(duì)所述固溶、淬火處理的方 法并無特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的固溶、淬火處理即可，在本發(fā)明中，優(yōu)選采用如下 固溶、淬火方法：
[0026] 將經(jīng)過軋制的7075鋁合金在460?475 °C條件下保溫30?180min之后，轉(zhuǎn)移至 40°C以下的冷卻介質(zhì)中冷卻，所述轉(zhuǎn)移的時(shí)間控制在30s以內(nèi)，優(yōu)選為在25s以內(nèi)。
[0027] 本發(fā)明在進(jìn)行所述的固溶、淬火處理時(shí)，控制所述鋁合金溫度為460?475°C，優(yōu) 選為465?470°C ;并保溫30?180min，所述保溫時(shí)間視鋁合金板材厚度和設(shè)備條件而 定。保溫結(jié)束后，將所述7075鋁合金轉(zhuǎn)移，浸入冷卻介質(zhì)中，控制所述轉(zhuǎn)移時(shí)間小于或等于 30s，優(yōu)選為在25s以內(nèi)。所述冷卻介質(zhì)為溫度小于或等于40°C的水。
[0028] 固溶、淬火處理后，將7075鋁合金進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理，所述第一級(jí)時(shí)效處理的 溫度為80?120°C，優(yōu)選為90?1KTC;所述第一級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為120?480min， 優(yōu)選為200min?400min，更優(yōu)選為240?360min。通過第一級(jí)時(shí)效處理，控制錯(cuò)合金板材 淬火后細(xì)小沉淀相的數(shù)量和分布，為第二級(jí)時(shí)效處理時(shí)穩(wěn)定存在的GP區(qū)優(yōu)先成核提供條 件。
[0029] 將經(jīng)過第一時(shí)效處理后的7075鋁合金進(jìn)行形變處理，所述形變處理的具體方法 為：
[0030] 在20?30°C條件下，將經(jīng)過第一級(jí)時(shí)效處理的7075鋁合金軋制或拉伸產(chǎn)生變形。
[0031] 其中，進(jìn)行所述形變處理的變形率優(yōu)選6 %?20 %。經(jīng)過形變處理后，將所述7075 鋁合金進(jìn)行第二級(jí)時(shí)效處理，所述第二級(jí)時(shí)效處理的溫度為110?130°c，優(yōu)選為115? 125°C ;所述第二級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為720?1800min，優(yōu)選為750?1440min。
[0032] 第二級(jí)時(shí)效處理結(jié)束后，即可得到高強(qiáng)度的7075鋁合金板材。經(jīng)過形變處理的 7075鋁合金，由于引入了大量的位錯(cuò)，因?yàn)楦呙芏任诲e(cuò)與強(qiáng)化相η'的交互作用，從而提高 了 7075鋁合金的強(qiáng)度，且使7075鋁合金保持了較好的塑性。
[0033] 本發(fā)明通過對(duì)所述7075鋁合金板材采用雙級(jí)時(shí)效處理，并在兩次時(shí)效之間加入 了形變處理。第一級(jí)低溫時(shí)效處理，合金可獲得GP區(qū)為主的彌散分布的細(xì)小沉淀相，為第 二級(jí)時(shí)效處理時(shí)穩(wěn)定存在的GP區(qū)優(yōu)先成核提供條件；形變處理引入大量的位錯(cuò)，促進(jìn)了第 二級(jí)時(shí)效時(shí)GP區(qū)轉(zhuǎn)化為高密度均勻細(xì)小過渡強(qiáng)化相η'的析出；由于位錯(cuò)與強(qiáng)化相η'的 交互作用，提高了 7075鋁合金強(qiáng)度，且使7075鋁合金保持較好的塑性。
[0034] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的7075鋁合金板材的加 工方法進(jìn)行說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 按照表1所提供的7075鋁合金中各成分含量進(jìn)行熔煉鑄造制備合金方鑄錠。
[0037] 將上述7075鋁合金進(jìn)行熱軋至厚度為25mm鋁合金板材，之后將鋁合金板材進(jìn)行 淬火處理，具體為：在470±5°C的條件下保溫120min，將鋁合金轉(zhuǎn)移至20°C的水中冷卻，轉(zhuǎn) 移時(shí)間控制在25s以內(nèi)。
[0038] 淬火處理之后，將上述鋁合金進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理，第一級(jí)時(shí)效處理的溫度為 IKTC，第一級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為240min。第一級(jí)時(shí)效處理后，對(duì)鋁合金進(jìn)行冷軋變形， 鋁合金板材最終厚度為20mm，變形率為20%。形變處理后，對(duì)所述鋁合金進(jìn)行第二級(jí)時(shí)效 處理，即可得到7075鋁合金板材。所述第二級(jí)時(shí)效處理的溫度為120±5°C，第二級(jí)時(shí)效處 理的保溫時(shí)間為1440min。
[0039] 將制備好的7075鋁合金板材進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率性能的測(cè)試，結(jié)果 見表2,表2為實(shí)施例1?3提供的7075鋁合金以及對(duì)比例1?2提供的7075鋁合金的性 能比較。
[0040] 實(shí)施例2
[0041] 按照表1所提供的7075鋁合金中各成分含量進(jìn)行熔煉鑄造制備合金方鑄錠。
[0042] 將上述7075錯(cuò)合金進(jìn)行熱乳至厚度為Ilmm錯(cuò)合金板材,之后將錯(cuò)合金板材進(jìn)行 淬火處理，具體為：在470±5°C的條件下保溫90min，將鋁合金轉(zhuǎn)移至20°C的水中冷卻，轉(zhuǎn) 移時(shí)間控制在25s以內(nèi)。
[0043] 淬火處理之后，將上述鋁合金進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理，第一級(jí)時(shí)效處理的溫度為 105°C，第一級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為300min。第一級(jí)時(shí)效處理后，對(duì)鋁合金進(jìn)行冷軋變形， 鋁合金板材最終厚度為l〇mm，變形率為9%。形變處理后，對(duì)所述鋁合金進(jìn)行第二級(jí)時(shí)效處 理，即可得到7075鋁合金板材。所述第二級(jí)時(shí)效處理的溫度為120±5°C，第二級(jí)時(shí)效處理 的保溫時(shí)間為960min。
[0044] 將制備好的7075鋁合金板材進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率性能的測(cè)試，結(jié)果 見表2,表2為實(shí)施例1?3提供的7075鋁合金以及對(duì)比例1?2提供的7075鋁合金的性 能比較。
[0045] 實(shí)施例3
[0046] 按照表1所提供的7075鋁合金中各成分含量進(jìn)行熔煉鑄造制備合金方鑄錠。
[0047] 將上述7075鋁合金進(jìn)行熱軋至厚度為6. 4mm鋁合金板材，之后將鋁合金板材進(jìn)行 淬火處理，具體為：在470±5°C的條件下保溫40min，將鋁合金轉(zhuǎn)移至20°C的水中冷卻，轉(zhuǎn) 移時(shí)間控制在25s以內(nèi)。
[0048] 淬火處理之后，將上述鋁合金進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理，第一級(jí)時(shí)效處理的溫度為 100°C，第一級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為180min。第一級(jí)時(shí)效處理后，對(duì)鋁合金進(jìn)行冷軋變形， 鋁合金板材最終厚度為6. 0mm，變形率為6. 3%。形變處理后，對(duì)所述鋁合金進(jìn)行第二級(jí)時(shí) 效處理，即可得到7075鋁合金板材。所述第二級(jí)時(shí)效處理的溫度為120±5°C，第二級(jí)時(shí)效 處理的保溫時(shí)間為1440min。
[0049] 將制備好的7075鋁合金板材進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率性能的測(cè)試，結(jié)果 見表2,表2為實(shí)施例1?3提供的7075鋁合金以及對(duì)比例1?2提供的7075鋁合金的性 能比較。
[0050] 對(duì)比例1
[0051] 按照表1所提供的7075鋁合金中各成分含量進(jìn)行熔煉鑄造制備合金方鑄錠。將 7075鋁合金方鑄錠熱軋或冷軋至厚度為20mm的板材，在470±5°C的條件下保溫40min，將 鋁合金轉(zhuǎn)移至20°C的水中冷卻，轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在25s以內(nèi)；時(shí)效處理的溫度為120±5°C，時(shí) 效處理的保溫時(shí)間為1440min。，獲得7075-T6狀態(tài)的鋁合金板材。
[0052] 將制備好的7075鋁合金板材進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率性能的測(cè)試，結(jié)果 見表2,表2為實(shí)施例1?3提供的7075鋁合金以及對(duì)比例1?2提供的7075鋁合金的性 能比較。
[0053] 對(duì)比例2
[0054] 按照表1所提供的7075鋁合金中各成分含量進(jìn)行熔煉鑄造制備合金方鑄錠。將 7075鋁合金方鑄錠熱軋或冷軋至厚度為20mm的板材，在470±5°C的條件下保溫40min，將 鋁合金轉(zhuǎn)移至25°C的水中冷卻，轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在25s以內(nèi)；時(shí)效處理的溫度為120±5°C，時(shí) 效處理的保溫時(shí)間為1440min。，獲得7075-T6狀態(tài)的鋁合金板材。
[0055] 將制備好的7075鋁合金板材進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率性能的測(cè)試，結(jié)果 見表2,表2為實(shí)施例1?3提供的7075鋁合金以及對(duì)比例1?2提供的7075鋁合金的性 能比較。
[0056] 表1實(shí)施例1?3所提供的7075鋁合金和對(duì)比例1?2各成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種提高7075鋁合金板材性能的加工方法，包括以下步驟： 將7075鋁合金依次進(jìn)行軋制、固溶、淬火、第一級(jí)時(shí)效處理、形變處理以及第二級(jí)時(shí)效 處理，得到7075鋁合金板材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述7075鋁合金中包括：Si、Fe、Cu、 Mn、Mg、Cr、Zn、Ti 和 A1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述軋制為熱軋和/或冷軋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述固溶、淬火的具體方法為： 將經(jīng)過軋制的7075鋁合金在460?475°C條件下保溫30?180min之后，轉(zhuǎn)移至40°C 以下的冷卻介質(zhì)中冷卻，所述轉(zhuǎn)移的時(shí)間控制在30s以內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為水。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第一級(jí)時(shí)效處理的溫度為80? 120°C，第一級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為120?480min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述形變處理的具體方法為： 在20?30°C條件下，將經(jīng)過第一級(jí)時(shí)效處理后的7075鋁合金軋制或拉伸產(chǎn)生變形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述變形的變形率為6%?20%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第二級(jí)時(shí)效處理的溫度為110? 130°C，第二級(jí)時(shí)效處理的保溫時(shí)間為720?1800min。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述Zn與Mg的質(zhì)量比為2. 2? 2. 5〇
【文檔編號(hào)】C22F1/053GK104313521SQ201410655583
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】林順巖 申請(qǐng)人:西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司