CN109468558B - 一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺 - Google Patents

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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent

Abstract

本发明涉及一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺，依次包括以下步骤：固溶处理→挤压处理→时效处理。本发明有效解决了7xxx系铝合金韧性较低的缺陷。固溶处理使铝基体中的过剩相充分溶于固溶体中，随即进行挤压处理，进行形变强化，提高合金的强度，最后进行人工时效使晶内和晶件析出细小弥散的强化相粒子。结果表明固溶温度为400℃，保温时间2h，挤压温度控制在420℃‑430℃，挤压速度为16mm/s，时效温度为180℃，时效时间为12h时，合金的硬度峰值为182.7HV，抗拉强度为684.5MPa，延伸率从13.2％提高到18.6％。

Description

一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺
技术领域
本发明涉及铝合金的挤压工艺和热处理技术领域，特别涉及一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺。
背景技术
7xxx系铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金，以Zn、Mg为主要强化元素，具有一系列优良的性能，主要体现在其强度相对较高，广泛用于航天、航空、交通运输领域。发达国家由于研究起步更早，对此类合金的研究已经较为成熟。我国对此类高强铝合金的研究与国外相比，无论从基础理论、工艺技术以及技术水平的完善程度都较发达国家有一定的差距。对热处理工艺的研究也多以传统的单一热处理为主，多数都是以提高合金材料的某一项性能为目的，对提高合金材料综合力学性能的手段明显不足。因此，我国需求的高质量的超高强7xxx系铝合金主要依赖进口。
挤压技术是现今有色金属行业一种普遍的机加工手段，按照对被挤压金属的挤压温度可将其分为热挤压、温挤压和冷挤压三种，随着我国国民经济的发展和全球能源危机的不断加剧，低低温高速的绿色挤压越来越受全国有色金属加工行业的青睐。
低温快速挤压是指挤压温度低于450℃，而挤压速度高于12mm/s，及在保证型材出口温度达到Mg2Si相充分析出的条件下，尽可能降低铸锭的加热温度通过增大挤压速度，使型材温度由于变形生热来补偿。以达到低温快速挤压的目的，这种方法既提高了生产效率，又节约了能源。和其他挤压方法相比低温快速挤压有一系列的优点：由于挤压温度较低，胚料的加热时间便相应缩短同时变形速度较快，胚料的变形时间也较短，既降低了能耗又提高了生产效率，故其是一种很有工厂应用价值的挤压技术。
发明内容
本发明提供一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺，目的在于提高7xxx系铝合金的强韧性，使之在航空航天领域得到更广泛的应用。
本发明的目的是通过入下方式实现的：
一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺，依次包括以下步骤：固溶处理→挤压处理→时效处理。
优选地，所述的固溶处理是将7xxx系铝合金加热到380℃-420℃，保温1h-4h的过程。
优选地，所述的挤压工艺条件为：挤压温度控制在400℃-450℃，挤压速度为12mm/s-20mm/s，并随即进行水冷处理。
优选地，所述的时效处理为将7xxx系铝合金加热到175℃-185℃，保温2h-24h的过程。
优选地，所述的7xxx系铝合金为7075铝合金。
本发明的有益效果在于：
本发明采用一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺。有效的解决了7075铝合金韧性较低的缺陷。固溶处理使铝基体中的过剩相充分溶于固溶体中，随即进行挤压处理，进行形变强化，提高合金的强度，最后进行人工时效使晶内和晶件析出细小弥散的强化相粒子。结果表明固溶温度为400℃，保温时间2h，挤压温度控制在420℃-430℃，挤压速度为16mm/s，时效温度为180℃，时效时间为12h时，合金的硬度峰值为182.7HV，抗拉强度为684.5MPa，延伸率从13.2％提高到18.6％。
附图说明
图1为时效温度为180℃不同时间下的维氏硬度图，时效峰值为182.7HV。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步：根据下列实施例可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明采用一种手机背板用7075铝合金挤压板为基体材料，其化学成分包括：硅Si：≤0.30、铁Fe：≤0.30、铜Cu：≤0.10、锰Mn：0.40～0.80、镁Mg：2.0～3.6、铬Cr：0.06～0.20、锌Zn：5.0～6.2.0、锆Zr：0.08～0.20、钛Ti：0.01～0.06、铝Al(最小值)：余量。
实施例1
基体材料:长为100cm、直径为36cm的7075铝合金圆柱形铸锭。
首先将7075铝合金圆柱形铸锭进行固溶处理，固溶温度为400℃，分别保温、1h、2h、3h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为2小时。
对固溶2小时后的试样进行低温快速挤压处理，挤压温度控制在420℃-430℃之间，挤压速度为12mm/s，挤压后的板材随即进行水冷处理。
对挤压后的板材取小样进行时效处理，时效温度为180℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、16h、20h、24h。随即对每个保温时间的试样进行硬度、抗拉强度和延伸率的测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终12h时合金的硬度达到峰值为173.7HV。抗拉强度和延伸率分别为632.5MPa和17.9％。
实施例2
基体材料:长为100cm、直径为36cm的7075铝合金圆柱形铸锭。
首先将7075铝合金圆柱形铸锭进行固溶处理，固溶温度为400℃，分别保温、1h、2h、3h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为2小时。
对固溶2小时后的试样进行低温快速挤压处理，挤压温度控制在420℃-430℃之间，挤压速度为16mm/s，挤压后的板材随即进行水冷处理。
对挤压后的板材取小样进行时效处理，时效温度为180℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、16h、20h、24h。随即对每个保温时间的试样进行硬度、抗拉强度和延伸率的测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终12h时合金的硬度达到峰值为182.7HV。抗拉强度和延伸率分别为684.5MPa和18.6％。
实施例3
基体材料:长为100cm、直径为36cm的7075铝合金圆柱形铸锭。
首先将7075铝合金圆柱形铸锭进行固溶处理，固溶温度为420℃，分别保温、1h、2h、3h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为2小时。
对固溶2小时后的试样进行低温快速挤压处理，挤压温度控制在420℃-430℃之间，挤压速度为12mm/s，挤压后的板材随即进行水冷处理。
对挤压后的板材取小样进行时效处理，时效温度为180℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、16h、20h、24h。随即对每个保温时间的试样进行硬度、抗拉强度和延伸率的测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终12h时合金的硬度达到峰值为168.4HV。抗拉强度和延伸率分别为627.5MPa和16.9％。
实施例4
基体材料:长为100cm、直径为36cm的7075铝合金圆柱形铸锭。
首先将7075铝合金圆柱形铸锭进行固溶处理，固溶温度为420℃，分别保温、1h、2h、3h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为2小时。
对固溶2小时后的试样进行低温快速挤压处理，挤压温度控制在420℃-430℃之间，挤压速度为16mm/s，挤压后的板材随即进行水冷处理。
对挤压后的板材取小样进行时效处理，时效温度为180℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、16h、20h、24h。随即对每个保温时间的试样进行硬度、抗拉强度和延伸率的测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终16h时合金的硬度达到峰值为170.5HV。抗拉强度和延伸率分别为632.8MPa和18.1％。
当时效温度为180℃时不同时间下合金的抗拉强度和延伸率如下表所示：
Figure BDA0001938533950000061
从上表中可以看出：最大强度和延伸率分别为684.5MPa和18.6％。

Claims (2)

1.一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：固溶处理→挤压处理→时效处理；
所述的固溶处理是将7xxx系铝合金加热到380℃-420℃，保温1h-4h的过程；
所述的挤压工艺条件为：挤压温度控制在400℃-450℃，挤压速度为12mm/s-20mm/s，并随即进行水冷处理；
所述的时效处理为将7xxx系铝合金加热到175℃-185℃，保温2h-24h的过程。
2.根据权利要求书1所述的一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺，其特征在于：所述的7xxx系铝合金为7075铝合金。
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