CN112553550A - 一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺 - Google Patents

一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN112553550A
CN112553550A CN202011322585.0A CN202011322585A CN112553550A CN 112553550 A CN112553550 A CN 112553550A CN 202011322585 A CN202011322585 A CN 202011322585A CN 112553550 A CN112553550 A CN 112553550A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
treatment
percent
content
aluminum alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011322585.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112553550B (zh
Inventor
景子毅
祖立成
程素玲
赵俊才
付彦军
赵传星
白凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Zhongwang Aluminium Industry Co ltd
Original Assignee
Tianjin Zhongwang Aluminium Industry Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Zhongwang Aluminium Industry Co ltd filed Critical Tianjin Zhongwang Aluminium Industry Co ltd
Priority to CN202011322585.0A priority Critical patent/CN112553550B/zh
Publication of CN112553550A publication Critical patent/CN112553550A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112553550B publication Critical patent/CN112553550B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053Changing 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/02Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/10Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B21B2001/386Plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001Aluminium or its alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2201/00Special rolling modes
    • B21B2201/06Thermomechanical rolling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,属于铝合金制造技术领域,包括以下步骤:铝锭制备、均匀化处理、热轧、固溶处理、预拉伸处理和时效处理;固溶处理包括一级固溶处理和二级固溶处理,一级固溶处理保温温度为465℃~468℃,二级固溶处理保温温度为476~480℃。本发明通过采用双级固溶处理,可在提高合金固溶效果的同时,缩短合金在高温区的固溶时间,抑制其再结晶过程,进而提高合金的强度并降低其淬火敏感性。

Description

一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金材料技术领域,涉及一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺。
背景技术
Al-Zn-Mg-Cu合金作为一种可热处理型高强度铝合金材料,具有强度高和可加工性好的特性,广泛用于各类飞行器的结构材料。随着航空工业的不断进步,飞机也向着快速化、大型化趋势快步发展,同时飞行器的服役环境也愈加严苛,这些都对飞机材料的各项性能提出了更高的要求。飞机材料选择上从过去单一追求材料的静态强度,向高的强度、韧性、抗腐蚀、抗疲劳等综合性能要求发展。
各大飞机制造商为解决飞机结构件铆接和焊接带来的一些问题,对航空结构件的设计逐渐向大型化、整体化趋势发展。通过对预拉伸厚板数控加工的方式生产出大尺寸结构件,能够有效减少零件和接头数量,减少装配量,提高结构强度,这也使铝合金厚板的截面尺寸不断增加,并对合金的淬透性提出了更高的要求。
损伤容限是强度、韧性、抗腐蚀、抗疲劳裂纹扩展的综合体现,而强度和韧性是一对矛盾体,提升强度的同时,会造成韧性的损失。由于Al-Zn-Mg-Cu合金的合金元素含量高,难以避免的引起铸锭中存在宏观偏析、枝晶偏析以及共晶组织、粗大化合物分布不均,都将影响后续板材的断裂韧性、疲劳性能和抗腐蚀能力,这些共同制约了Al-Zn-Mg-Cu合金的应用。传统Al-Zn-Mg-Cu合金,如7075等,已无法满足这些需求,因此当前需要从成分优化、改进热处理工艺入手,开发出具有高强、高韧、高抗应力腐蚀、高淬透性等综合性能优良的铝合金厚板材料。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的在于提供一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,以提高板材的强度。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,包括以下步骤:铝锭制备、均匀化处理、热轧、固溶处理、预拉伸处理和时效处理;固溶处理包括一级固溶处理和二级固溶处理,一级固溶处理保温温度为465℃~468℃,二级固溶处理保温温度为476~480℃。
可选地,时效处理为双级时效处理,包括一级时效处理和二级时效处理,一级时效处理温度为90~120℃,保温4~6h;二级时效处理温度为150~170℃,保温16~20h。
可选地,预拉伸处理的拉伸量2~3%。
可选地,一级固溶处理保温2h,二级固溶处理保温1h。
可选地,均匀化处理为双级均匀化处理,包括一级均匀化处理和二级均匀化处理;一级均匀化处理:定温320~400℃,保温2~4h,升温速率小于40℃/h;二级均匀化处理:定温460~465℃,保温16~20h;一级均匀化处理到二级均匀化处理的温升速率小于5℃/h,并在保温结束后进行快速降温。
可选地,热轧包括将均匀化后的铝锭锯切头尾,铣去凝壳层,在400℃~450℃保温3h后轧制,并保证终轧温度为430±20℃,在轧制倒数第二道次之前有不少于3道次的大压下量道次,单道次压下量不小于50mm。
可选地,铝锭的配料按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si含量≤0.05%、Fe含量≤0.08%、Cu含量1.6~2.0%、Mn含量≤0.1%、Mg含量1.6~2.0%、Cr含量≤0.05%、Zn含量7.6~8.2%、Ti含量0.01~0.03%、Zr含量0.1~0.12%、其余单个杂质含量≤0.05%,杂质合计含量≤0.15%,余量为Al。
可选地,铝锭中Zn/Mg质量比值为4.0~5.0。
可选地,铝锭中Zn/Mg质量比值为4.2。
可选地,铝锭的配料按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si:0.029%、Fe:0.072%、Cu:1.86%、Mn:0.002%、Mg:1.92%、Cr:0.003%、Zn:8.02%、Ti:0.027%、Zr:0.11%,余量为铝。
本发明的有益效果在于:
1.本发明通过采用双级固溶处理,可在提高合金固溶效果的同时,缩短合金在高温区的固溶时间,抑制其再结晶过程,进而提高合金的强度并降低其淬火敏感性。
2.本发明通过采用双级时效处理,能够使合金获得更多的细小弥散强化相,减小了溶质原子浓度和空位浓度下降带来的不利影响,从而达到降低淬火敏感性的目的,在保证合金强度的前提下,提高了合金的韧性和抗腐蚀性能。
3.本发明的铝合金Zn/Mg质量比值为4.0~5.0,在时效过程中更易形成η相,尺寸更小的η相使合金的强度大幅提高;同时Mg元素含量的降低,可使其他主合金元素溶解度提高,在固溶淬火过程中合金析出形成η相的驱动力减小,进而降低了合金的淬火敏感性。
4.本发明的铝合金中添加有Zr元素,取代了一部分Mn和Cr元素,有益于提高合金的淬透性,同时通过选择合适的双级均匀化温度和时间并在均匀化结束后快速冷却,使合金中形成大量弥散分布的Al3Zr粒子并阻止其长大,对后续板材的断裂韧性、疲劳性能、抗应力腐蚀能力和淬透性产生积极影响。
5.本发明在轧制时采用单道次大于50mm的大压下量工艺,利用强变形机制带来的温升提高终轧温度可减少轧制过程中的动态再结晶,降低轧制变形储能和后续固溶过程中的组织再结晶程度,有利于提高合金强度、降低淬火敏感性。
6.本发明在轧制时采用多道次轧制,利用强变形和表层及心部的软硬度差,对心部的晶粒和粗大第二相化合物产生充分的破碎细化,使心部和表层组织和性能差异减小,细小的晶粒和断续分布的第二相化合物有利于提高成品的强度、断裂韧性及抗腐蚀性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为实施例1的金相组织;
图2为对比例3的金相组织。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,包括以下步骤:铝锭制备、均匀化处理、热轧、固溶处理、预拉伸处理和时效处理;固溶处理包括一级固溶处理和二级固溶处理;一级固溶处理:保温2h,保温温度为465℃~468℃;二级固溶处理:保温1h,保温温度为476~480℃;铝锭制备包括配料和熔铸。
本发明通过采用双级固溶处理,可在提高合金固溶效果的同时,缩短合金在高温区的固溶时间,抑制其再结晶过程,进而提高合金的强度并降低其淬火敏感性。
本发明的时效处理为双级时效处理,包括一级时效处理和二级时效处理,一级时效处理温度为90~120℃,保温4~6h;二级时效处理温度为150~170℃,保温16~20h。
对于板材心部冷却速度较慢的情况下,基体中溶质原子浓度和空位浓度大幅下降。本发明通过采用双级时效处理,能够使合金获得更多的细小弥散强化相,减小了溶质原子浓度和空位浓度下降带来的不利影响,从而达到降低淬火敏感性的目的,在保证合金强度的前提下,提高了合金的韧性和抗腐蚀性能。
本发明的均匀化处理为双级均匀化处理,包括一级均匀化处理和二级均匀化处理;一级均匀化处理:定温320~400℃,保温2~4h,升温速率小于40℃/h;二级均匀化处理:定温460~465℃,保温16~20h;一级均匀化处理到二级均匀化处理的温升速率小于5℃/h,并在保温结束后进行快速降温。
本发明的热轧包括将均匀化后的铝锭锯切头尾,铣去凝壳层,在400℃~450℃保温3h后轧制,并保证终轧温度为430±20℃,在轧制倒数第二道次之前有不少于3道次的大压下量道次,单道次压下量不小于50mm。
铸锭均匀化过程中形成的Al3Zr粒子在没有发生再结晶前以与基体共格或半共格形式存在,当基体发生了再结晶,基体的取向发生了改变,但是Al3Zr粒子仍然维持着原来的取向和晶体结构,导致Al3Zr粒子与基体的共格关系被破坏。一旦合金发生再结晶,新生晶粒中的Al3Zr粒子转变为与基体非共格关系,这种非共格的的Al3Zr粒子与基体的界面能较高,就使得Al3Zr粒子与基体的界面容易成为η相的有效形核位置,在固溶冷却过程中导致大量η相在Al3Zr粒子上形核并脱溶析出,降低合金的过饱和度,从而影响后续的时效强化效果,导致合金最终性能下降。
本发明在轧制时采用单道次大于50mm的大压下量工艺,利用强变形机制带来的温升提高终轧温度可减少轧制过程中的动态再结晶,降低轧制变形储能和后续固溶过程中的组织再结晶程度,有利于提高合金强度、降低淬火敏感性。
本发明在轧制时采用多道次轧制,利用强变形和表层及心部的软硬度差,对心部的晶粒和粗大第二相化合物产生充分的破碎细化,使心部和表层组织和性能差异减小,细小的晶粒和断续分布的第二相化合物有利于提高成品的强度、断裂韧性及抗腐蚀性能。
本发明的铝锭的配料可按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si含量≤0.05%、Fe含量≤0.08%、Cu含量1.6~2.0%、Mn含量≤0.1%、Mg含量1.6~2.0%、Cr含量≤0.05%、Zn含量7.6~8.2%、Ti含量0.01~0.03%、Zr含量0.1~0.12%、其余单个杂质含量≤0.05%,杂质合计含量≤0.15%,余量为Al。铝锭中Zn/Mg质量比值为4.0~5.0。
优选地,Zn/Mg质量比值为4.2,铝锭的配料可按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si:0.029%、Fe:0.072%、Cu:1.86%、Mn:0.002%、Mg:1.92%、Cr:0.003%、Zn:8.02%、Ti:0.027%、Zr:0.11%,余量为铝。铝锭中Zn/Mg质量比值为4.0~5.0
Zn、Mg在铝合金中的溶解度随温度下降而急剧降低,并形成具有较强时效硬化效应的η(MgZn2)相和T(Al2Mg3Zn3)相,起到沉淀强化作用。T相的Zn/Mg值约为2.7,η相的Zn/Mg值约为5,当合金的Zn/Mg值较高时,由于Zn含量超过了形成T相所需的含量,时效过程中更易形成η相,尺寸更小的η相使合金的强度大幅提高。
本发明的铝合金Zn/Mg质量比值为4.0~5.0,在时效过程中更易形成η相,尺寸更小的η相使合金的强度大幅提高;同时Mg元素含量的降低,可使其他主合金元素溶解度提高,在固溶淬火过程中合金析出形成η相的驱动力减小,进而降低了合金的淬火敏感性。
本发明的铝合金中添加有Zr元素,取代了一部分Mn和Cr元素。在铸锭均匀化过程中Zr元素可形成Al3Zr弥散相,其为基体共格相,Cr元素形成的相为与基体非共格相,当淬火冷却时,心部冷却较慢部分更易在该相上析出形成粗大的平衡共晶相,增大合金的淬火敏感性。本发明通过添加Zr元素并取代一部分Mn和Cr元素,有益于提高合金的淬透性,同时通过选择合适的双级均匀化温度和时间并在均匀化结束后快速冷却,使合金中形成大量弥散分布的Al3Zr粒子并阻止其长大,对后续板材的断裂韧性、疲劳性能、抗应力腐蚀能力和淬透性产生积极影响。
具体地,一种航空用高损伤容限、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu合金厚板生产工艺,包括以下步骤:
(1)配料:
按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si含量≤0.05%、Fe含量≤0.08%、Cu含量1.6~2.0%、Mn含量≤0.1%、Mg含量1.6~2.0%、Cr含量≤0.05%、Zn含量7.6~8.2%、Ti含量0.01~0.03%、Zr含量0.1~0.12%、其余单个杂质含量≤0.05%,杂质合计含量≤0.15%,余量为Al。其中,Zn/Mg质量比值为4.0~5.0。
(2)熔铸:
将上述各合金元素按比例进行配料准备,在熔炼炉中熔炼为洁净均匀的熔体,经除气除渣后再半连续铸造成铝合金扁铸锭。
(3)均匀化:
在铸锭均匀化之前进行去应力处理和锯切,在实际实施时为双级均匀化处理工艺。一级均匀化处理:定温320~400℃,保温2~4h,升温速率小于40℃/h;二级均匀化处理:定温460~465℃,保温16~20h;一级均匀化处理到二级均匀化处理的温升速率小于5℃/h,并在保温结束后在冷却室内进行快速降温。
(4)热轧:
将均匀化后的合金铸锭进行锯切头尾,铣去凝壳层,在400℃~450℃保温3h后轧制到150mm,并保证终轧温度为430±20℃,在轧制倒数第二道次之前有不少于3道次的大压下量道次,单道次压下量不小于50mm。
(5)固溶处理:
对热轧后的铝合金板材进行双级固溶淬火处理,在辊底式淬火炉内进行,一级固溶处理:保温2h,保温温度为465℃~468℃;二级固溶处理:保温1h,保温温度为476~480℃,保温结束后在辊底炉中采用高压水喷淋的方式进行快速淬火。
(6)预拉伸处理:
将固溶后的板材用拉伸机进行预拉伸处理,消除板材残余应力,拉伸量2~3%。
(7)时效处理:
时效采用双级时效处理,一级时效处理温度为90~120℃,保温4~6h;二级时效处理温度为150~170℃,保温16~20h。
实施例1
一种航空用高损伤容限、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu合金厚板生产工艺,包括配料:合金配方由以下元素组分按照重量百分比配置而成:Si:0.029%、Fe:0.072%、Cu:1.86%、Mn:0.002%、Mg:1.92%、Cr:0.003%、Zn:8.02%、Ti:0.027%、Zr:0.11%,余量为铝,Zn/Mg质量比值4.2。
将上述合金各元素配料放入熔炼炉中熔炼,经扒渣、过滤后,将铝液经结晶器半连续铸造成铝合金热轧扁锭坯料。将铝合金扁锭置于均火炉内进行均匀化处理,铸锭从室温升至400℃,保温4h后,以小于5℃/h升温速率升温至462℃,保温16h后,在冷却室内快速冷却。
将均匀化后的铝合金铸锭进行锯切、铣面,420℃保温3h后经7道次轧制到150mm厚。将轧制后的板材在辊底炉内467℃保温2h,再升温至477℃保温1h后,快速淬火至室温,固溶后进行预拉伸,拉伸率2.7±0.2%,一级时效为115℃保温6h,二级时效152℃保温16h。
对比例1
合金配方由以下元素组分按照重量百分比配置而成:Si:0.026%、Fe:0.059%、Cu:1.53%、Mn:0.001%、Mg:2.02%、Cr:0.004%、Zn:7.85%、Ti:0.025%、Zr:0.08%,余量为铝,Zn/Mg质量比值3.9。
将上述合金各元素配料放入熔炼炉中熔炼,经扒渣、过滤后,将铝液经结晶器半连续铸造成铝合金热轧扁锭坯料。将铝合金扁锭置于均火炉内进行均匀化处理,铸锭从室温升至400℃,保温4h后,以小于5℃/h升温速率升温至462℃,保温16h后,在冷却室内快速冷却。
将均匀化后的铝合金铸锭进行锯切、铣面,420℃保温3h后经7道次轧制到150mm厚。将轧制后的板材在辊底炉内467℃保温2h,再升温至477℃保温1h后,快速淬火至室温,固溶后进行预拉伸,拉伸率2.7±0.2%,一级时效为115℃保温6h,二级时效152℃保温16h。
对比例2
合金配方由以下元素组分按照重量百分比配置而成:Si:0.038%、Fe:0.069%、Cu:2.20%、Mn:0.003%、Mg:2.15%、Cr:0.006%、Zn:6.34%、Ti:0.029%、Zr:0.09%,余量为铝,Zn/Mg质量比值2.9。
将上述合金各元素配料放入熔炼炉中熔炼,经扒渣、过滤后,将铝液经结晶器半连续铸造成铝合金热轧扁锭坯料。将铝合金扁锭置于均火炉内进行均匀化处理,铸锭从室温升至400℃,保温4h后,以小于5℃/h升温速率升温至462℃,保温16h后,在冷却室内快速冷却。
将均匀化后的铝合金铸锭进行锯切、铣面,420℃保温3h后经7道次轧制到150mm厚。将轧制后的板材在辊底炉内467℃保温2h,再升温至477℃保温1h后,快速淬火至室温,固溶后进行预拉伸,拉伸率2.7±0.2%,一级时效为115℃保温6h,二级时效152℃保温16h。
对比例3
合金配方由以下元素组分按照重量百分比配置而成:Si:0.028%、Fe:0.066%、Cu:1.97%、Mn:0.002%、Mg:1.89%、Cr:0.002%、Zn:7.97%、Ti:0.031%、Zr:0.10%,余量为铝,Zn/Mg质量比值4.2。
将上述合金各元素配料放入熔炼炉中熔炼,经扒渣、过滤后,将铝液经结晶器半连续铸造成铝合金热轧扁锭坯料。将铝合金扁锭置于均火炉内进行均匀化处理,铸锭从室温升至400℃,保温4h后,以小于5℃/h升温速率升温至462℃,保温16h后,在冷却室内快速冷却。
将均匀化后的铝合金铸锭进行锯切、铣面,420℃保温3h后经7道次轧制到150mm厚。将轧制后的板材在辊底炉内477℃保温3h后,快速淬火至室温,固溶后进行预拉伸,拉伸率2.7±0.2%,一级时效为115℃保温6h,二级时效152℃保温16h。
实施例1和对比例1~3中合金成分如下表所示:
表1实施例1和对比例1~3中合金成分对比
Figure BDA0002793394320000081
实施例1和对比例3合金中的Zn元素和Zr元素含量相对较高,且Zn/Mg质量比值大于4,对比例1合金中Zn元素和Zr元素含量次之,Zn/Mg质量比值为3.9,对比例2合金中Zn元素和Zr元素含量最低,Zn/Mg质量比值为2.9。实施例1、对比例1和对比例2采用相同的均匀化、轧制、固溶、时效工艺,对比例3除采用单级固溶工艺外,其余工艺也相同。
分别对实施例1和对比例1~3中所得板材进行LT向拉伸和T-L向断裂韧性测试,拉伸选取板材厚度心部T/2和表层T/10位置进行测试,所得结果如下表所示:
表2实施例1和对比例1~3拉伸和断裂韧性
Figure BDA0002793394320000082
表2中:上标①数据为
Figure BDA0002793394320000091
从测试结果来看,实施例1有最高的抗拉强度和屈服强度,且心部和表层的强度差异最小,由于含有较高的Zn元素、Zr元素含量和Zn/Mg质量比,对合金强度的提升效果明显,并显著降低了材料的心部和表层的差异,断裂韧性相对较低,但差距不大。对比例1的Zn含量和Zn/Mg质量比稍低,但强度下降明显,说明Zn含量和Zn/Mg质量比对合金的强度有较大的影响。对比例2合金中Zn元素和Zr元素含量最低且Zn/Mg质量比值最小,导致其强度最低且性能差异最大。对比例3的强度和断裂韧性与实施例1接近,但心部-表层强度差略高。
对比图1和图2,可以看到对比例3的再结晶程度较高,由于其采用单级固溶,在高温保温时间较长导致其再结晶程度较高,影响了材料的性能均匀性。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:铝锭制备、均匀化处理、热轧、固溶处理、预拉伸处理和时效处理;固溶处理包括一级固溶处理和二级固溶处理,一级固溶处理保温温度为465℃~468℃,二级固溶处理保温温度为476~480℃。
2.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:时效处理为双级时效处理,包括一级时效处理和二级时效处理,一级时效处理温度为90~120℃,保温4~6h;二级时效处理温度为150~170℃,保温16~20h。
3.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:预拉伸处理的拉伸量2~3%。
4.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:一级固溶处理保温2h,二级固溶处理保温1h。
5.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:均匀化处理为双级均匀化处理,包括一级均匀化处理和二级均匀化处理;一级均匀化处理:定温320~400℃,保温2~4h,升温速率小于40℃/h;二级均匀化处理:定温460~465℃,保温16~20h;一级均匀化处理到二级均匀化处理的温升速率小于5℃/h,并在保温结束后进行快速降温。
6.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:热轧包括将均匀化后的铝锭锯切头尾,铣去凝壳层,在400℃~450℃保温3h后轧制,并保证终轧温度为430±20℃,在轧制倒数第二道次之前有不少于3道次的大压下量道次,单道次压下量不小于50mm。
7.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于,铝锭的配料按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si含量≤0.05%、Fe含量≤0.08%、Cu含量1.6~2.0%、Mn含量≤0.1%、Mg含量1.6~2.0%、Cr含量≤0.05%、Zn含量7.6~8.2%、Ti含量0.01~0.03%、Zr含量0.1~0.12%、其余单个杂质含量≤0.05%,杂质合计含量≤0.15%,余量为Al。
8.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:铝锭中Zn/Mg质量比值为4.0~5.0。
9.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于:铝锭中Zn/Mg质量比值为4.2。
10.根据权利要求1所述的一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺,其特征在于,铝锭的配料按照以下合金元素质量百分比进行配料:Si:0.029%、Fe:0.072%、Cu:1.86%、Mn:0.002%、Mg:1.92%、Cr:0.003%、Zn:8.02%、Ti:0.027%、Zr:0.11%,余量为铝。
CN202011322585.0A 2020-11-23 2020-11-23 一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺 Active CN112553550B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011322585.0A CN112553550B (zh) 2020-11-23 2020-11-23 一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011322585.0A CN112553550B (zh) 2020-11-23 2020-11-23 一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112553550A true CN112553550A (zh) 2021-03-26
CN112553550B CN112553550B (zh) 2021-12-28

Family

ID=75043150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011322585.0A Active CN112553550B (zh) 2020-11-23 2020-11-23 一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112553550B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113278900A (zh) * 2020-02-20 2021-08-20 核工业理化工程研究院 Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的固溶处理方法
CN113481416A (zh) * 2021-07-08 2021-10-08 中南大学 一种高性能Al-Zn-Mg-Cu系合金
CN115612900A (zh) * 2022-08-30 2023-01-17 西南铝业(集团)有限责任公司 一种Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101701308A (zh) * 2009-11-11 2010-05-05 苏州有色金属研究院有限公司 高损伤容限型超高强铝合金及其制备方法
CN101985727A (zh) * 2010-11-16 2011-03-16 苏州有色金属研究院有限公司 适应于高强铝合金厚板的热处理方法
US20110297278A1 (en) * 2010-01-29 2011-12-08 General Research Institute For Nonferrous Metals Aluminum alloy products for manufacturing structural components and method of producing the same
CN102732761A (zh) * 2012-06-18 2012-10-17 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种7000系铝合金材料及其制备方法
CN104745903A (zh) * 2015-03-27 2015-07-01 中国石油天然气集团公司 一种480MPa级铝合金油管用铝合金及其管材制造方法
CN105296901A (zh) * 2014-06-27 2016-02-03 徐本伦 一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺
EP3091094A1 (en) * 2015-05-07 2016-11-09 Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowie Flat rolled product made of a copper alloy comprising silver
CN106756675A (zh) * 2017-03-28 2017-05-31 山东南山铝业股份有限公司 航空用铝合金板材及其生产方法
CN108823472A (zh) * 2018-07-25 2018-11-16 江苏大学 一种高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金及其热处理方法
CN109355538A (zh) * 2018-12-05 2019-02-19 辽宁忠旺集团有限公司 一种高强7系铝合金管材生产工艺
CN110983084A (zh) * 2019-12-28 2020-04-10 东北轻合金有限责任公司 一种低淬火敏感性超厚板的制造方法
CN111270114A (zh) * 2020-03-30 2020-06-12 天津忠旺铝业有限公司 一种高强度7150铝合金中厚板的制备工艺

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101701308A (zh) * 2009-11-11 2010-05-05 苏州有色金属研究院有限公司 高损伤容限型超高强铝合金及其制备方法
US20110297278A1 (en) * 2010-01-29 2011-12-08 General Research Institute For Nonferrous Metals Aluminum alloy products for manufacturing structural components and method of producing the same
CN101985727A (zh) * 2010-11-16 2011-03-16 苏州有色金属研究院有限公司 适应于高强铝合金厚板的热处理方法
CN102732761A (zh) * 2012-06-18 2012-10-17 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种7000系铝合金材料及其制备方法
CN105296901A (zh) * 2014-06-27 2016-02-03 徐本伦 一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺
CN104745903A (zh) * 2015-03-27 2015-07-01 中国石油天然气集团公司 一种480MPa级铝合金油管用铝合金及其管材制造方法
EP3091094A1 (en) * 2015-05-07 2016-11-09 Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowie Flat rolled product made of a copper alloy comprising silver
CN106756675A (zh) * 2017-03-28 2017-05-31 山东南山铝业股份有限公司 航空用铝合金板材及其生产方法
CN108823472A (zh) * 2018-07-25 2018-11-16 江苏大学 一种高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金及其热处理方法
CN109355538A (zh) * 2018-12-05 2019-02-19 辽宁忠旺集团有限公司 一种高强7系铝合金管材生产工艺
CN110983084A (zh) * 2019-12-28 2020-04-10 东北轻合金有限责任公司 一种低淬火敏感性超厚板的制造方法
CN111270114A (zh) * 2020-03-30 2020-06-12 天津忠旺铝业有限公司 一种高强度7150铝合金中厚板的制备工艺

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113278900A (zh) * 2020-02-20 2021-08-20 核工业理化工程研究院 Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的固溶处理方法
CN113278900B (zh) * 2020-02-20 2022-05-06 核工业理化工程研究院 Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的固溶处理方法
CN113481416A (zh) * 2021-07-08 2021-10-08 中南大学 一种高性能Al-Zn-Mg-Cu系合金
CN115612900A (zh) * 2022-08-30 2023-01-17 西南铝业(集团)有限责任公司 一种Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112553550B (zh) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112553550B (zh) 一种高损伤容限低淬火敏感性7系铝合金厚板生产工艺
WO2021008428A1 (zh) 一种超高强铝锂合金及其制备方法
JP3194742B2 (ja) 改良リチウムアルミニウム合金系
CN110983131B (zh) 一种7系铝合金型材及其制造方法
CN109666824B (zh) 高强度Al-Mg-Si-Mn变形铝合金及其制备方法
CN110923525B (zh) 一种高性能7系铝合金薄板的制备工艺
CN111850363A (zh) 一种航空用高损伤容限型铝合金及制备方法
CN113981344B (zh) 一种航空用高损伤容限2系铝合金厚板的制备方法
CN112626400B (zh) 一种高韧性铝合金及其制备方法
CN112553511B (zh) 一种6082铝合金材料及其制备方法
CN112626386B (zh) 一种高强耐蚀的Al-Mg-Si-Cu系铝合金及其制备方法和应用
JP7318274B2 (ja) Al-Mg-Si系アルミニウム合金冷延板及びその製造方法並びに成形用Al-Mg-Si系アルミニウム合金冷延板及びその製造方法
CN115786788B (zh) 一种耐热耐蚀Al-Cu-Mg合金及其制备方法和应用
CN115627396B (zh) 一种超高强韧、耐腐蚀的超长铝合金板材及其制备方法
CN111020321A (zh) 一种适于锻造加工的Al-Cu系铸造合金及其制备方法
CN114540649A (zh) 高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法
CN111074121B (zh) 铝合金及其制备方法
CN111304502A (zh) 一种汽车车身用高强7000系列铝合金型材及制造方法
CN114369776A (zh) 一种提高(Ce+Yb)复合改性亚共晶Al-Si-Mg-Cu-Cr合金强度的方法
CN112501482B (zh) 一种Si微合金化AlZnMgCu合金及其制备方法
JPH05501588A (ja) 冷間圧延特性を改良した板またはストリップ材の製造方法
CN112795826A (zh) 一种7b04-t7451铝合金板材及其制备方法
CN113528903A (zh) 一种具有高折弯性能的5052铝合金及其制备方法
CN112646997A (zh) 一种航空航天用含钪超高强铝合金及其制造方法
TW202033775A (zh) 鋁錳合金之製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant