CN103334069A - 提高7085型铝合金性能的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高7085型铝合金性能的热处理方法，其特征是它包括前处理、预回复退火、强化固溶处理和时效处理。其中，预回复退火处理是升温式分级退火处理，起始温度235~265℃，恒温时间为20~30h；之后每级升温30~60℃，终了温度为385~465℃，分3~5级，每级恒温4~8h。经本发明方法处理后，7085铝合金的抗拉强度高达650~700MPa（相对于未经预回复退火处理的合金强度提高了50~100MPa），晶粒尺寸从原来的100微米下降到微米级别，小角度晶界比例提高了2~3倍，抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能得到了较大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属材料热处理技术，尤其是一种提高铝合金综合性能的热处理方法，具体地说是一种综合利用预回复退火-强化固溶技术来提高7085型铝合金性能的热处理方法。
背景技术
众所周知，7000系（Al-Zn-Mg-Cu系）铝合金是现代航空航天、武器装备领域的关键结构材料。美国Alcoa公司本世纪初开发的最新一代高淬透性高强铝合金（7085型铝合金）的问世为特大厚板、特大锻件在A380大飞机上的应用开辟了道路。如何进一步提高7085型铝合金的性能一直是一个备受关注的研究课题，而国内此类研究甚少。许晓静等于2010年公开了一种高硬抗剥蚀7000系铝合金及其制备方法（ZL 2010101234305）和一种锶微合金化的7085型铝合金及其制备方法（ZL 2010101234268）等，一定程度上打破了国外对高性能铝合金的技术封锁，使我国具有了自主知识产权的7085型铝合金，并掌握了其制备的核心技术。
7085型铝合金的合金元素含量高、易偏析，粗大的结晶相颗粒易成为应力集中和裂纹萌生之处，导致铝合金的性能降低。预回复退火处理，可以在合金晶粒没有明显长大的基础上，使合金组织发生回复，减小合金的再结晶驱动力，为合金保留大量的小角度晶界。小角度晶界的存在，具有明显强化效果，可以显著提高合金的力学性能及抗腐蚀性能。同时，7000系高强铝合金的合金化程度高，传统的固溶处理其固溶温度低于合金的多元共晶温度点（合金初熔温度），固溶温度低，粗大共晶组织难以溶解彻底，合金元素的作用得不到充分发挥，影响了合金的性能。近年来，强化固溶处理被大量研究证明可以有效提高7000系高强铝合金的强度、韧性等性能。通过强化固溶处理，逐步提高固溶温度，可使固溶温度超过多相共晶熔点而不发生组织过烧现象，提高合金元素的固溶程度，进而提高合金的强度、韧性等性能。
现有热处理工艺往往不能全面考虑7085型铝合金的力学性能及抗腐蚀性能，往往会造成厚此薄彼的情况发生，这将严重制约合金的使用，所以亟需一种热处理方法来有效提高7085型铝合金的综合性能。
发明内容
本发明的目的是针对目前7085型铝合金综合性能尚不够理想，强度与抗腐蚀性能难以兼顾的问题，提供一种有效的综合应用预回复退火-强化固溶热处理方法来提高7085型铝合金的综合性能的热处理方法。
本发明的技术方案是：
一种提高7085型铝合金性能的热处理方法，其特征是它依次包括：（1）前处理；（2）预回复退火和（3）强化固溶处理和（4）时效处理；
所述的前处理包括：
首先对7085型铝合金进行470~490℃、20～30小时的均质化处理；
其次，将经均质化处理的7085型铝合金加热至430~450℃后进行锻压处理；
第三，将锻压后的7085型铝合金加热至420~450℃并保温6~10h后再进行挤压比为10~30:1的挤压处理；
所述的预回复退火处理是指将经过前处理的7085型铝合金进行升温式分级退火处理，起始温度235~265℃，恒温时间为20~30 h；之后每级升温30~60 ℃，终了温度为385~465℃，分3~5级，每级恒温4~8 h；
所述的强化固溶处理是指对经过预回复退火处理的7085型铝合金进行470℃×2h+480℃×2h+490℃×2h保温后室温水淬的处理；
所述的时效处理是指将经过强化固溶处理的7085型铝合金进行121℃×5h+153℃×16h的时效处理；
所述的均质化温度为470~490℃，时间为24 h；
本发明的有益效果：
（1）本发明提供了一种提高7085型铝合金综合性能的热处理方法，一定程度上打破了国外对高性能铝合金的技术封锁，可满足我国航空航天、武器装备等领域的需求。
（2）采用本发明所述方法处理后7085铝合金的抗拉强度高达650～700 MPa（相对于未经预回复退火处理的合金强度提高了50~100 MPa），合金晶粒尺寸从原来的100微米下降到10微米以下，小角度晶界比例提高了2～3倍，抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能得到了较大的提高。
（3）本发明所述方法工艺简单、对设备要求低、容易实现，具有很好的工程价值和应用前景。
附图说明
图1为未经本发明的预回复退火处理7085铝合金的EBSD分析图片。
图2为经过本发明的预回复退火处理7085铝合金的EBSD分析图片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作近一步的说明。
实施例一。
如图2所示。
将实测质量分数为Al-7.95Zn-1.80Mg-1.59Cu-0.15Zr -0.024Sr的7085铸锭，先进行470℃′24 h均质化处理、预热到440℃后进行各向锻打完成锻压处理，之后再将锻打后的铝合金加热到440℃并保温8h后再利用等通道转角挤压设备进行挤压比为20:1挤压处理。切割取样后，对合金进行250℃×24 h+300℃×6 h+350℃×6 h+400℃×6 h +450℃×6 h的预回复退火处理，然后再进行470℃′2 h+480℃′2 h+490℃′2 h保温后室温水淬的固溶处理,之后进行T76(121℃×5 h+153℃×16 h)时效处理。对其硬度，导电率，强度进行测量，对其组织进行EBSD分析，并进行晶间腐蚀，剥落腐蚀实验，以得到其各方面的性能指标，并与未进行预回复退火的试样对比。
实验结果如下（表1）：
| 预回复退火-强化固溶-时效 | 强化固溶-时效 | |
| 硬度（HV） | 196.82 | 200.18 |
| 导电率（IACS） | 35.64 | 35.23 |
| 抗拉强度（MPa） | 695.87 | 594.80 |
| 晶间腐蚀等级 | 3级 | 4级 |
| 剥落腐蚀 | PC | EA |
| 晶粒尺寸（μm） | 6.82 | 87.67 |
| 小角度晶界比例 | 81% | 26.6% |
实验结果表明，预回复退火-强化固溶处理对7085铝合金的硬度和导电率几乎没有影响，预回复后的合金相比未进行预回复的合金其抗拉强度提高了近100Mpa，其晶间腐蚀和剥落腐蚀性能也有较大的提高，其晶粒尺寸得到了极大地细化（图1和图2），其小角度晶界比例提高2~3倍。
实施例二。
将实测质量分数为Al-7.95Zn-1.80Mg-1.59Cu-0.15Zr -0.024Sr的7085铸锭，先进行490℃′20 h均质化处理、预热到430℃后进行各向锻打完成锻压处理，之后再将锻打后的铝合金加热到420℃并保温6h后再利用等通道转角挤压设备进行挤压比为10:1挤压处理。切割取样后，对合金进行235℃×20 h+265℃×4 h+295℃×6 h+325℃×68h +385℃×5 h的预回复退火处理，然后再进行470℃′2 h+480℃′2 h+490℃′2 h保温后室温水淬的固溶处理,之后进行T76(121℃×5 h+153℃×16 h)时效处理。对其硬度，导电率，强度进行测量，对其组织进行EBSD分析，并进行晶间腐蚀，剥落腐蚀实验，以得到其各方面的性能指标，并与未进行预回复退火的试样对比，所得结果与表1及附图2相近似。
实施例三。
将实测质量分数为Al-7.95Zn-1.80Mg-1.59Cu-0.15Zr -0.024Sr的7085铸锭，先进行480℃′24 h均质化处理、预热到450℃后进行各向锻打完成锻压处理，之后再将锻打后的铝合金加热到450℃并保温10h后再利用等通道转角挤压设备进行挤压比为30:1挤压处理。切割取样后，对合金进行265℃×30 h+325℃×6 h+385℃×6 h+445℃×6 h +465℃×6 h的预回复退火处理，然后再进行470℃′2 h+480℃′2 h+490℃′2 h保温后室温水淬的固溶处理,之后进行T76(121℃×5 h+153℃×16 h)时效处理。对其硬度，导电率，强度进行测量，对其组织进行EBSD分析，并进行晶间腐蚀，剥落腐蚀实验，以得到其各方面的性能指标，并与未进行预回复退火的试样对比，所得结果与表1及附图2相近似。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (2)
1.一种提高7085型铝合金性能的热处理方法，其特征是它依次包括：（1）前处理；（2）预回复退火和（3）强化固溶处理和时效处理；
所述的前处理包括：
首先对7085型铝合金进行470~490℃、20～30小时的均质化处理；
其次，将经均质化处理的7085型铝合金加热至430~450℃后进行锻压处理；
第三，将锻压后的7085型铝合金加热至420~450℃并保温6~10h后再进行挤压比为10~30:1的挤压处理；
所述的预回复退火处理是指将经过前处理的7085型铝合金进行升温式分级退火处理，起始温度235~265℃，恒温时间为20~30 h；之后每级升温30~60 ℃，终了温度为385~465℃，分3~5级，每级恒温4~8 h；
所述的强化固溶处理是指对经过预回复退火处理的7085型铝合金进行470℃×2h+480℃×2h+490℃×2h保温后室温水淬的处理；
所述的时效处理是指将经过强化固溶处理的7085型铝合金进行121℃×5h+153℃×16h的时效处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征所述的均质化温度为470~490℃，时间为24 h。
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