CN111974919A - 一种改善7xxx铝合金锻件各向异性的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高强铝合金领域，尤其涉及一种改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法。其锻造成形步骤如下：锻坯均匀化处理→高温锻造→中温锻造→低温锻造。本发明提出了一种有效改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，提高了7XXX铝合金锻件再结晶体积分数，降低了锻件纵向、横向、高向三向之间的强度差与韧性差，提高锻件的综合力学性能，适用于制造厚度50mm以上规格的铝合金锻件。
Description
技术领域
本发明属于中高强铝合金领域，涉及一种改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法。
背景技术
7XXX铝合金由于具备高强度、低密度、优良加工性能的特点，广泛应用于航空、航天、电子雷达等领域。近几年，随着武器装备集成一体化程度要求逐渐提高，大规格7XXX铝合金锻件在装备中的应用越来越广泛，目前锻造工艺均采用高温锻造方法，该方法制备的锻件存在各向异性严重的问题。因此对铝合金锻件的综合性能要求也越来越高，尤其是降低大规格7XXX铝合金锻件严重各向异性的问题。
专利201210205032.6公开了一种7000系铝合金材料及其制备方法，其工艺采用按7000系合金常规工艺，将均匀化后的铸锭扒皮后，进行锻造再经轧制或挤压成形，主要依靠时效热处理制度进行组织性能调控，以实现材料的极限抗拉强度可达750MPa以上、延伸率高于10％、T-L向KⅠc可达28MPam-1/2以上的目的。其技术途径与本发明具有本质的区别。
专利201711284318.7公开了一种7000系铝合金的锻造方法，其目的减少原始晶界的数量，增加了高向延伸率。其中先温锻后热锻的工艺步骤会严重降低温锻提升的再结晶体积分数，热处理后使得锻件无法改善三向各向异性。
因此，为解决上述问题，需要开发一种改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造工艺方法。
发明内容
本发明的目的是：提供一种7XXX高强铝合金锻造方法，解决目前7XXX 铝合金大规格锻件纵向、横向、高向三向性能各向异性严重的问题，适用于制造厚度50mm以上的铝合金锻件。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，该锻造方法采用高温锻造→中温锻造→低温锻造分温度梯次的锻造工艺方式提升锻件再结晶组织体积分数。
所述锻造方法的具体工艺步骤如下：
步骤一、对7XXX铝合金锻坯均匀化处理；
步骤二、高温锻造：高温锻造始锻温度400℃～450℃，终锻温度≥390℃；
步骤三、中温锻造：中温锻造始锻温度300℃～380℃，终锻温度≥290℃；
步骤四、低温锻造：低温锻造始锻温度200℃～300℃，终锻温度≥200℃。
所述7XXX铝合金的化学成分按质量百分比计为：Zn含量5～11％，Mg含量1～3％，Cu含量0.5～3％，Ti含量0.05～0.2％，Zr含量0.05～0.2％，Mn含量 0.05～0.6％，Fe含量低于0.5％，Si含量低于0.5％，其余为Al。
步骤一具体工艺为：将锻造毛坯加热到390℃～410℃，保温8h～12h，继续加热到455℃～465℃，保温4h～10h，继续加热至470℃～475℃，保温32h～54h，随炉冷却到270℃以下恢复至室温。优选地，冷却采用空冷方式。
优选地，步骤二中锻造比不小于7。
优选地，步骤三中锻造比不小于1.8。
优选地，步骤四中锻造比不小于1.2。
本发明的有益效果是：
1)提出了一种有效改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，通过中温锻造、低温锻造方法有效提升合金晶粒的再结晶体积分数，降低了锻件纵向、横向、高向三向之间的强度差与韧性差，提高锻件的综合力学性能。
2)该锻造工艺方法适用于制造航空航天、兵器、核工业、交通运输等领域需求的厚度50mm以上规格铝合金锻件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。本发明的有效改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，采用高温锻造→中温锻造→低温锻造分温度梯次的锻造工艺方式调控锻件再结晶组织体积分数，以下结合具体实施例描述锻造工艺的具体步骤如下：
实施例1：
锻造毛坯为φ540mm×300mm7A85铝合金，具体锻造的步骤如下：
1)锻坯均匀化处理：将锻造毛坯加热到400℃，保温8h，继续加热到465℃，保温4h，继续加热至470℃，保温36h，随炉冷却到270℃以下空冷恢复至室温；
2)高温锻造：高温锻造始锻温度430℃，终锻温度395℃，锻造比7.2；
3)中温锻造：中温锻造始锻温度320℃，终锻温度298℃，锻造比1.7；
4)低温锻造：低温锻造始锻温度265℃，终锻温度246℃，锻造比1.3。锻件最终尺寸：500mm×450mm×220mm。
实施例2：
锻造毛坯为φ160×350mm 7050铝合金，具体锻造的步骤如下：
1)锻坯均匀化处理：将锻造毛坯加热到405℃，保温12h，继续加热到 465℃，保温10h，继续加热至468℃，保温48h，随炉冷却到250℃空冷恢复至室温；
2)高温锻造：高温锻造始锻温度440℃，终锻温度426℃，锻造比8.2；
3)中温锻造：中温锻造始锻温度360℃，终锻温度345℃，锻造比1.6；
4)低温锻造：低温锻造始锻温度240℃，终锻温度231℃，锻造比1.3。锻件最终尺寸：250mm×220mm×60mm。
实施例3：
锻造毛坯为φ160×180mm LC9铝合金，具体锻造的步骤如下：
1)锻坯均匀化处理：将锻造毛坯加热到405℃，保温12h，继续加热到 465℃，保温6h，继续加热至472℃，保温40h，随炉冷却到260℃空冷恢复至室温；
2)高温锻造：高温锻造始锻温度420℃，终锻温度398℃，锻造比8.2；
3)中温锻造：中温锻造始锻温度380℃，终锻温度365℃，锻造比2；
4)低温锻造：低温锻造始锻温度280℃，终锻温度261℃，锻造比1.5。锻件最终尺寸：220mm×200mm×100mm。
本发明锻造方法制备的三种7XXX铝合金锻件与传统锻造方法制备的铝合金锻件经过相同T74时效处理后的性能详见表1。
表1实施例与传统热锻性能对比
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，所述锻造方法采用高温锻造→中温锻造→低温锻造分温度梯次的锻造工艺方式提升锻件再结晶组织体积分数。
2.根据权利要求1所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，所述锻造方法的具体工艺步骤如下：
步骤一、对7XXX铝合金锻坯均匀化处理；
步骤二、高温锻造：高温锻造始锻温度400℃～450℃，终锻温度≥390℃；
步骤三、中温锻造：中温锻造始锻温度300℃～380℃，终锻温度≥290℃；
步骤四、低温锻造：低温锻造始锻温度200℃～300℃，终锻温度≥200℃。
3.根据权利要求2所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤一具体工艺为：将锻造毛坯加热到390℃～410℃，保温8h～12h，继续加热到455℃～465℃，保温4h～10h，继续加热至470℃～475℃，保温32h～54h，随炉冷却到270℃以下恢复至室温。
4.根据权利要求2所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤二中锻造比不小于7。
5.根据权利要求2所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤三中锻造比不小于1.8。
6.根据权利要求2所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤四中锻造比不小于1.2。
7.根据权利要求2所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，冷却采用空冷方式。
8.根据权利要求2所述的改善7XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，所述7XXX铝合金的化学成分按质量百分比计为：Zn含量5～11％，Mg含量1～3％，Cu含量0.5～3％，Ti含量0.05～0.2％，Zr含量0.05～0.2％，Mn含量0.05～0.6％，Fe含量低于0.5％，Si含量低于0.5％，其余为Al。
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