CN104335707B - 一种7xxx系铝合金热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使7xxx系铝合金具有高的强度，并同时具有良好抗腐蚀性能的热处理方法。将合金于460～490℃固溶15min～3小时，然后以0.5～3℃/min的速度降温至400～460℃进行保温处理，保温时间为0.5～10小时，水淬。再在20～100℃第一级时效，保温时间为0～16小时，并以1～10℃/min升温至110～160℃第二级时效，保温1～32h，然后自然冷却。采用本发明的热处理方法，在保持高强度的同时，明显提高了7xxx系铝合金的抗腐蚀性能，尤其是明显提高了抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀的性能。

Description

一种7xxx系铝合金热处理方法

技术领域本发明涉及一种使7xxx系铝合金获得高强度和良好抗腐蚀性能的热处理方法，采用本发明，可以在提高合金的抗腐蚀性能的同时保证其具有高的力学性能。

背景技术7xxx系铝合金，即Al-Zn-Mg-Cu系高强变形铝合金，是典型的时效强化型合金，只有通过合理的热处理制度优化合金中形成的沉淀析出相的数量、尺寸及分布才能达到强韧化的目的。虽然T6状态时，晶内析出的大量沉淀强化相η′相使合金具有较高的强度；但晶界上则主要是连续分布的η相，这种晶界状态易使腐蚀沿着晶界发生和发展，使得合金很容易在腐蚀介质的作用下脆化和断裂，合金的抗腐蚀性能较差。而T73双级过时效的主要原理是先进行第一级低温时效阶段(加热温度低于GP区溶解温度)促使晶粒内形成大量析出物的晶核，再进行第二级高温时效使晶界上的η′相和η相质点聚集，破坏了晶界析出物的连续性，使组织得到改善，从而减小了应力腐蚀和剥落腐蚀的敏感性、提高了断裂韧性。T73处理后晶粒内的戏出相发生了粗化，材料的极限抗拉强度下降10～15％。但RRA(RetrogressionandReageing)回归再时效工艺，可以使合金在保持T6状态高强度的同时获得接近T73状态的良好抗应力腐蚀性能。

发明内容

为了克服以上不足，本发明提出了一种7xxx系铝合金热处理方法，该方法可有效提高合金的抗腐蚀性能并保证其具有高的力学性能。

本发明的技术方案是：

一种7xxx系铝合金热处理方法，对7xxx系铝合金经高温固溶后进行降温预析出处理，淬火后进行双级时效处理，以提高合金的抗腐蚀性能和使合金具有高的强度。

固溶后对7XXX系铝合金进行降温预析出处理：合金高温固溶后以0.5～3℃/min速度缓慢随炉降温至400～460℃保温0.5～10小时后冷水淬火，随后进行双级时效处理，先在20～100℃进行第一级时效，保温时间为0～16h，然后以1～10℃/min升温至110～160℃进行第二级时效处理，时间为1～32h。

本方法适用的7xxx系铝合金的成分范围为(wt％)：Zn5.0～8.0，Mg1.5～2.5，Cu1.5～2.5，Zr0.04～0.20，Ti<0.05，余量为Al，Fe、Si作为杂质控制。

本发明的特点：

(1)将合金固溶后缓慢降温至400～460℃，进行保温预析出处理，使第二相在晶界非均匀形核析出，明显改变晶界上第二相的析出状态为不连续断续分布(见图3d)，从而提高了合金的抗腐蚀性能，如图1，2，3所示。

(2)固溶后降温至420～440℃，若在该温度范围内保温时间较短时，合金的晶界析出相断续状不十分明显，但双级时效时，晶界上析出的少量粒子首先长大，并限制晶界上的继续析出，导致晶界析出相不连续性增强，抗腐蚀性能提高，如图4，5，6所示。并且双级时效也使合金由于预析出处理而导致的力学性能的下降程度减小，第一级时效与第二级时效之间的升温速率宜控制在4～8℃/min，从而达到提高合金抗腐蚀性能及保证高强度的目的。

本发明提供了一种有效提高7xxx系铝合金抗腐蚀性能，同时使合金具有良好力学性能的热处理方法。通过高温固溶后缓慢降至合适的温度进行保温处理，此时只能在一些能量较高的位置如晶界处形成第二相，这些相在后续时效时可继续长大，并抑制晶界其它部分形成第二相，从而晶界形成不连续的析出物状态，显著改善了7xxx系铝合金的抗腐蚀性能。但由于高温阶段粗大相的析出减少了溶质原子的数量及空位浓度，对时效强化相的均匀弥散析出不利，从而影响合金的时效强化效果。为了弥补强度的损失，本发明还采用双级时效工艺，第一级时效促使沉淀相的形核率提高，使基体内形成大量稳定的GP区，第二级时效时产生大量η′相粒子，从而提高了合金的时效强化效果。并且，由于Zn、Mg等溶质原子管道扩散作用的减弱，使晶界析出相的不连续性增强，从而也提高了合金的抗腐蚀性能。

附图说明

图1：合金时效后晶间腐蚀照片，其中：(a)无降温析出；(b)400℃/0.5h；

图2：合金时效后剥落腐蚀表面形貌，其中：(a)无降温析出；(b)400℃/0.5h；

图3：合金时效后TEM照片，其中：(a)、(c)：无降温析出；(b)、(d)：400℃/0.5h；

图4：合金440℃/0.5h降温析出处理且时效后晶间腐蚀照片，其中：(a)120℃/24h；(b)100℃/12h+120℃/24h；

图5：合金440℃/0.5h降温析出处理且时效后剥落腐蚀表面形貌，其中：(a)120℃/24h；(b)100℃/12h+120℃/24h；

图6：合金440℃/0.5h降温析出处理且时效后TEM照片，其中：(a)、(c)：120℃/24h；(b)、(d)：100℃/12h+120℃/24h。

具体实施方式

本发明的实施以7A55铝合金板材来说明，给出以下实例。

实施例1：7A55铝合金板材经高温固溶处理后，没有进行降温析出时，120℃/24h时效后，合金的抗拉强度为630MPa，最大晶间腐蚀深度为130μm，剥落腐蚀等级为EC。当合金在440℃保温5h进行降温预析出处理后水淬，120℃/24h时效后，合金的抗拉强度为620MPa，最大晶间腐蚀深度为100μm，剥落腐蚀等级为EA+。

实施例2：7A55铝合金板材经高温固溶处理后在440℃降温析出0.5小时，水淬后在120℃时效24h后，合金的抗拉强度为545MPa，最大晶间腐蚀深度为110μm，剥落腐蚀等级为EB。而将样品100℃/12h+120℃/24h时效后，其抗拉强度为610MPa，最大晶间腐蚀深度为85μm，剥落腐蚀等级为EA-。

Claims (2)

1.一种7xxx系铝合金热处理方法，其特征在于：对7xxx系铝合金经高温固溶后进行降温预析出处理，淬火后进行双级时效处理，工艺参数为：

预析出处理：合金高温固溶后以0.5～3℃/min速度缓慢随炉降温至400～460℃保温0.5～10小时；

双级时效处理，经冷水淬火后，先在20～100℃进行第一级时效，保温时间为0～16h，然后以1～10℃/min升温至110～160℃进行第二级时效处理，时间为1～32h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：本发明适用的7xxx系铝合金的成分范围为(wt％)：Zn5.0～8.0，Mg1.5～2.5，Cu1.5～2.5，Zr0.04～0.20，Ti<0.05，余量为Al。