一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法技術

本發明專利技術涉及一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，屬于金屬熱處理技術領域。該方法包括：（1）第一級均勻化熱處理：將合金鑄錠從室溫迅速升溫到465~480℃，保溫18~30h；（2）第二級均勻化熱處理：將合金鑄錠繼續升溫485~500℃，保溫24~36h，然后淬火；（3）第三級均勻化熱處理：將淬火后的合金鑄錠迅速升溫到360~390℃，保溫12~18h；（4）將完成步驟（3）的合金鑄錠空冷至室溫。采用本發明專利技術的均勻化熱處理方法，能夠有效地實現AlZnMgCu相和富Cu相的良好回溶，同時析出的彌散相的尺寸及數量密度符合要求，能夠解決高Cu含量、高合金化程度的條件下共晶相難回溶、彌散相尺寸粗大且數量少的問題，獲得了理想的均熱態組織，利于合金最終獲得優異的綜合性能。合金最終獲得優異的綜合性能。合金最終獲得優異的綜合性能。

【技術實現步驟摘要】
一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法


[0001]本專利技術涉及一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，屬于金屬熱處理


技術介紹

[0002]7xxx系鋁合金具有高強韌、較好的耐蝕性、易加工等性能，在航空航天、武器裝備、交通運輸等領域應用廣泛。近年來，隨著航空航天領域對結構減重的需求日益嚴苛，具有超高強度、高耐蝕性能的鋁合金材料的開發愈發重要。目前7150、7055、7136鋁合金擠壓材的強度性能可達600MPa以上，部分狀態下抗拉強度達到650MPa級，具有超高強的性能特點；此外，上述合金擠壓材過時效態的耐應力腐蝕及剝落腐蝕性能較好，是典型的超高強耐蝕鋁合金材料。部分材料目前已達到工業化應用水平，具有顯著的成本優勢，在諸多領域替代了昂貴的鈦合金材料。
[0003]7xxx系合金鑄錠通常采用半連續鑄造工藝制備，鑄態組織中一般存在較為明顯的枝晶偏析，大量的粗大共晶組織以網狀結構存在基體中的晶界處，導致合金的組織與成分不均勻。在后續變形加工過程中，在共晶結構與基體的交截面處容易發生應力集中，進而產生裂紋，嚴重影響合金的性能，均勻化熱處理能夠使鑄態組織中可回溶的非平衡共晶回溶，消除枝晶偏析，使合金中元素分布均勻；此外，合金中的Zr、Cr、Sc等微量元素能夠形成Al3X類型的彌散相，通常只有幾十納米的尺寸，與鋁基體呈共格狀態，能夠在后續的熱變形過程中起到釘扎晶界、抑制再結晶的作用，最終提高合金成品的性能。因此，通過均勻化熱處理，消除鑄態組織中的粗大共晶結構、析出彌散相非常有必要。其中，微量元素Zr等的含量與彌散相的數量直接相關，微量元素的含量增大，對應的均勻化處理后組織中的彌散相數量越多、分布越密集。然而，過多的微量元素也會導致合金在凝固過程中生成難溶的粗大含Zr、Sc等的相，在后續均勻化處理過程中無法回溶，不僅對彌散相的析出沒有貢獻，同時還惡化合金性能。
[0004]7xxx系鋁合金的主合金元素為Zn、Mg和Cu，其中Zn和Mg元素形成η(MgZn2)強化相，可顯著提高合金的強度；適當提高Zn、Mg元素的含量，時效處理后合金中析出相的數量增多，直接提高合金的強度性能。然而，過多的Zn、Mg元素含量會導致合金的延伸率、斷裂韌性和抗應力腐蝕性能有所降低，對合金的綜合性能不利。Cu元素在鋁合金中的固溶度比較小，可顯著增大基體中強化相的彌散程度，改善合金的微觀組織，調控無沉淀析出帶及晶界析出相的析出特征，使合金獲得較好的抗腐蝕能力，Cu含量的提升對于改善合金的耐蝕性能有直接的益處。7xxx系鋁合金的鑄態組織中的凝固析出相主要包括MgZn2相、AlZnMgCu相、富Cu相、含Fe相等，其中MgZn2相的回溶溫度約在250~300℃，AlZnMgCu相的回溶溫度介于460~480℃，富Cu相的回溶溫度介于485~515℃。在高Cu含量的7xxx系合金中，除AlZnMgCu相外，通常存在數量較多的Al2CuMg、Al2Cu等富Cu相，其在均勻化熱處理過程中不易回溶。此外，合金中Cu含量及Cu/Mg比與富Cu相的數量及類型等直接相關。對于超高強耐蝕7xxx系合金而言，合金化程度整體更高，尤其是Cu元素含量高，富Cu相的數量較一般合金而言更多，
進一步加大了回溶難度，勢必需要更高的均勻化熱處理溫度、更長的保溫時間來實現富Cu相的回溶。
[0005]此外，常規的雙級、三級均勻化熱處理時，一般首先在低溫階段析出彌散相，然后再在高溫階段回溶共晶相，對于當前的高Cu含量超高強耐蝕7xxx系合金而言，由于富Cu相回溶處理階段的溫度過高、時間過長，導致彌散相長大粗化，不利于后續的變形處理。因此，需要針對性地提出更合適的處理方法。

技術實現思路

[0006]本專利技術的目的是提供一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，能夠在高Cu含量、高合金化程度的條件下有效地實現AlZnMgCu相和富Cu相的良好回溶，同時析出尺寸細小、分布均勻密集的彌散相。
[0007]為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，所述方法包括：第一級均勻化熱處理、第二級均勻化熱處理、第三級均勻化熱處理，具體包含以下工藝步驟：（1）第一級均勻化熱處理：將合金鑄錠從室溫迅速升溫到465~480℃，保溫18~30h；（2）第二級均勻化熱處理：將合金鑄錠繼續升溫485~500℃，保溫24~36h，然后淬火；（3）第三級均勻化熱處理：將淬火后的合金鑄錠迅速升溫到360~390℃，保溫12~18h；（4）將完成步驟（3）的合金鑄錠空冷至室溫。
[0008]優選地，所述第一級均勻化熱處理溫度為470~480℃，時間為22~30h。更優選地，所述第一級均勻化熱處理溫度為475~480℃，時間為24~28h。
[0009]優選地，所述第二級均勻化熱處理溫度為485~495℃，時間為28~36h。更優選地，所述第二級均勻化熱處理溫度為490~495℃，時間為28~34h。
[0010]優選地，所述第二級均勻化熱處理淬火轉移時間為不超過30s。更優選地，所述第二級均勻化熱處理淬火轉移時間為不超過25s。
[0011]優選地，所述第三級均勻化熱處理溫度為360~385℃，時間為14.5~18h。更優選地，所述第三級均勻化熱處理溫度為365~380℃，時間為15.5~18h。
[0012]優選地，所述合金中的Zr含量為0.08~0.25wt.%。更優選地，所述合金中的Zr含量為0.19~0.25wt.%。
[0013]優選地，所述的合金中的Zn含量為8.0~11.0wt%，Cu含量為2.0~2.5wt%，Cu/Mg比為1.0~1.4。更優選地，所述的合金中的Zn含量為8.0~10.0wt%，Cu含量為2.1~2.5wt%，Cu/Mg比為1.1~1.4。
[0014]經所述的均勻化熱處理后，合金中殘留的粗大第二相為以富Fe相為主的雜質相。
[0015]本專利技術的有益效果在于：采用本專利技術的均勻化熱處理方法能夠實現高Cu含量、高合金化程度的條件下AlZnMgCu相回溶、較高溫富Cu相的充分回溶，同時析出尺寸細小、分布均勻密集的彌散相，鑄錠獲得理想的組織。
附圖說明
[0016]圖1為本專利技術的一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法示意圖。
[0017]圖2為本專利技術實施例1合金第一級均勻化熱處理結束后的掃描組織。
[0018]圖3為本專利技術實施例1合金第一級均勻化熱處理結束后的第二相局部放大圖（對應于圖2中黑色圓圈圈出的位置）。
[0019]圖4為本專利技術實施例1合金第二級均勻化熱處理結束后水淬后的掃描組織。
[0020]圖5為本專利技術實施例1合金第三級均勻化熱處理結束后的彌散相粒子的透射形貌。
具體實施方式
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本專利技術做進一步說明。
[0022]如圖1所示，本專利技術所提供的一種高Cu含量超高強耐蝕7本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于，所述鋁合金中Cu含量不低于2.0wt%，所述方法包含以下工藝步驟：（1）第一級均勻化熱處理：將合金鑄錠從室溫迅速升溫到465~480℃，保溫18~30h；（2）第二級均勻化熱處理：將合金鑄錠繼續升溫到485~500℃，保溫24~36h，然后淬火；（3）第三級均勻化熱處理：將淬火后的合金鑄錠迅速升溫到360~390℃，保溫12~18h；（4）將完成步驟（3）的合金鑄錠空冷至室溫。2.根據權利要求1所述的高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于，所述的第一級均勻化熱處理溫度為470~480℃，保溫時間為22~30h。3.根據權利要求2所述的高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于，所述的第一級均勻化熱處理溫度為475~480℃，保溫時間為24~28h。4.根據權利要求1所述的高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于，所述的第二級均勻化熱處理溫度為485~495℃，保溫時間為28~36h。5.根據權利要求4所述的高Cu含量超高強耐蝕7xxx系鋁合金的均勻化熱處理方法，其特征在于，所述的第二級均勻化熱處理溫度為490~...

【專利技術屬性】
技術研發人員：溫凱，李錫武，熊柏青，張永安，李志輝，李亞楠，閆宏偉，閆麗珍，石國輝，高冠軍，?？?/a>，肖偉，劉紅偉，于明洋，李穎，
申請(專利權)人：有研工程技術研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：