CN102796975A - 一种适用于7000系铝合金的三级均匀化热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种7000系铝合金的三级均匀化热处理方法，该发明方法为对7000系铝合金坯锭在（465-473）℃/23h-25h+（480-485）℃/11h-13h+（495-500）℃/15min-25min的三级均匀化热处理。本发明的优点在于:经该发明方法处理的材料，可以使7000系铝合金坯锭在三级均匀化阶段一次析出相充分回溶，为后续挤压、固溶和时效处理过程中析出均匀、细小析出相奠定了基础。

Description

一种适用于7000系铝合金的三级均匀化热处理方法
技术领域
本发明涉及一种适用于7000系铝合金的三级均匀化热处理方法。
背景技术
超高强铝合金为7000系铝合金，是时效强化型铝合金。强化相主要来源于合金时效热处理过程中析出的MgZn2相，且强化相的体积分数与合金的强度性能呈正比的关系。因此，只有通过合理的热处理工艺以及优化合金的成分设计，使合金中形成大量的强化相才能达到强化的目的。
为了得到大量的强化相，可以通过改善热处理工艺，使合金在固溶淬火后得到最大的过饱和度，并采用合理的时效工艺，增加时效阶段析出相的数量，改善析出相的分布，从而达到增加强化的效果。因此，长期以来，国内外对超高强铝合金热处理工艺的研究从未停止过。最初，对7000系铝合金一般采用T6峰时效的热处理制度，可以获得较高的极限抗拉强度和一定的耐腐蚀性能，以7075-T6峰时效状态合金为代表。伴随着该合金在实际应用中出现的事故，研究发现，7075-T6峰时效状态合金虽然具有较高的强度，但由于合金内部晶界上连续粗大析出相的存在，合金的抗应力腐蚀性能较差。20世纪60年代，一种新型的热处理方法产生了，即双级过时效热处理方法，通过这种新型的时效处理方法可以将合金内部晶界上的连续粗大析出相变成间断的粗大析出相，该方法的应用大大提高了合金的抗应力腐蚀性能，但合金的强度性能有所下降。20世纪70-80年代以色列飞机公司率先提出的7000系铝合金RRA三级时效热处理工艺，并由美国铝业公司（Alcoa）开发出了实用化的7000系铝合金T77三级时效热处理工艺。RRA三级时效热处理工艺是在传统的峰时效热处理后加一段时间的高温热处理，使晶内强化相重溶、晶界上的连续析出相转变为不连续析出相，然后再回到低温进行峰时效热处理。研究表明，T77状态下的7000系铝合金既能够保持接近T6状态下的强度性能、又能够拥有接近T73状态下的其它综合性能。
在7000系铝合金的实际制坯过程中，由于凝固冷却速度的限制，不可避免地还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经过后续的热变形加工破碎和固溶热处理仍难以实现完全回溶，残留在最终状态合金中成为开裂源、对合金的综合性能将造成负面影响。因此，必须通过均匀化处理使这些一次凝固析出相实现绝大部分回溶，为后续的热变形加工和强韧化热处理创造条件。均匀化处理的目的是使一次析出相充分回溶，经过后续挤压、固溶工艺，最后在时效处理过程中析出相均匀、细小。采用传统的单级均匀化处理技术，当均匀化处理温度较低时，难以使一些具有较高熔点的一次凝固析出相实现充分回溶；而当均匀化处理温度较高时，铸锭中存在的一些低熔点共晶相将会出现过烧现象；上述矛盾导致传统的均匀化处理温度一般不能选择过高，从而导致7000系铝合金铸锭中一次凝固析出相残留量过大。因此，需选择合理的均匀化温度及时间，使一次析出相最大限度的回溶。同时，还要考虑一次析出相的熔点，一次析出相中大部分为低熔点共晶相，若均匀化温度超过低熔点共晶相的熔点或固溶线时，就容易发生过烧，导致材料的性能下降。因此，还需保证均匀化温度不会过高，使材料发生过烧。
发明内容
本发明的目的在于开发一种适用于7000系铝合金的三级均匀化热处理方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种7000系铝合金的三级均匀化热处理方法，将7000系铝合金坯锭进行三级均匀化热处理：
（1）、将7000系铝合金的坯料由室温升温至T1，在T1温度下保温时间为t1，其中，T1为465℃-473℃，t1为23h-25h；
（2）、再将7000系铝合金的坯料由T1升温至T2，在T2温度下保温时间为t2，其中，T2为480℃-485℃，t2为11h-13h；
（3）、最后，将7000系铝合金的坯料由T2升温至T3，在T3温度下保温时间为t3，其中，T3为495℃-500℃，t3为15min-25min；得到三级均匀化热处理后的7000系铝合金的坯料。
本发明针对7000系铝合金进行了大量的工作，获取了大量的实验数据，研究结果表明，采用本发明方法对7000系铝合金坯锭进行三级均匀化热处理，使7000系铝合金坯锭在均匀化阶段一次析出相充分回溶，为后续挤压、固溶和时效处理过程中形成均匀、细小析出相奠定了基础。
一种7000系铝合金的三级均匀化热处理方法，该发明方法为对7000系铝合金坯锭在（465-473）℃/23h-25h+（480-485）℃/11h-13h+（495-500）℃/15min-25min的三级均匀化热处理。
本发明的优点在于经该发明方法处理的7000系铝合金，使7000系铝合金坯锭在均匀化阶段一次析出相充分回溶，保证合金不发生过烧，为后续挤压、固溶和时效处理过程中形成均匀、细小析出相奠定了基础。
附图说明
图1是Al-5.9Zn-2.4Mg-2.2Cu-0.12%Zr合金在470℃/48h单级均匀化处理后的微观组织图像。
图2是Al-5.9Zn-2.4Mg-2.2Cu-0.12%Zr合金在470℃/24h+485℃/12h+500℃/20min均匀化处理后合金的金相组织图像（是经实施例1中的工艺方处理得到的均匀化处理后合金的金相组织图像）。
图3是Al-6.2Zn-2.2Mg-2.1Cu合金在470℃/48h单级均匀化处理后的扫描电镜图像。
图4是Al-6.2Zn-2.2Mg-2.1Cu合金在473℃/24h+480℃/12h+495℃/20min均匀化处理后合金的扫描电镜图像（是经实施例2中的工艺方处理得到的均匀化处理后合金的金相组织图像）。
具体实施方式
实施例1
对Al-5.9Zn-2.4Mg-2.2Cu-0.12%Zr合金采用本发明方法的三级均匀化热处理制度进行均匀化处理，具体工艺为470℃/24h+485℃/12h+500℃/20min。和传统单极均匀化处理（470℃/48h）相比，残留一次析出相的数量明显减少。图1、图2分别为传统均匀化和本发明三级均匀化处理的合金金相组织的对比。如图1、图2所示，在经本发明三级均匀化处理的合金金相组织，和传统单极均匀化处理的合金金相组织相比，由于在三级均匀化阶段一次析出相充分回溶，所以残留一次析出相的数量明显减少，为后续挤压、固溶和时效处理过程中形成均匀、细小析出相奠定了基础。
实施例2
对Al-6.2Zn-2.2Mg-2.1Cu合金采用本发明方法的三级均匀化热处理制度进行均匀化处理，具体工艺为473℃/24h+480℃/12h+495℃/20min。结果表明，上述三级均匀化处理与传统均匀化处理（470℃/48h）相比，晶粒尺寸没有明显变化，未发生显著长大，一次析出相基本全部回溶。图3、图4分别为传统单极均匀化和本发明三级均匀化处理的合金扫描电镜组织的对比。如图3、图4所示，在经本发明三级均匀化处理的合金金相组织，和传统单极均匀化处理的合金金相组织相比，由于在三级均匀化阶段一次析出相充分回溶，所以残留一次析出相的数量明显减少，为后续挤压、固溶和时效处理过程中形成均匀、细小析出相奠定了基础。

Claims (1)

1.一种7000系铝合金的三级均匀化热处理方法，将7000系铝合金坯锭进行三级均匀化热处理：
（1）、将7000系铝合金的坯料由室温升温至T1，在T1温度下保温时间为t1，其中，T1为465℃-473℃，t1为23h-25h；
（2）、再将7000系铝合金的坯料由T1升温至T2，在T2温度下保温时间为t2，其中，T2为480℃-485℃，t2为11h-13h；
（3）、最后，将7000系铝合金的坯料由T2升温至T3，在T3温度下保温时间为t3，其中，T3为495℃-500℃，t3为15min-25min；得到三级均匀化热处理后的7000系铝合金的坯料。
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