CN112921255A - 一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材 - Google Patents

一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材 Download PDF

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朱鹏程
孙杰
王萍
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Abstract

本发明涉及铝合金热处理技术领域，具体而言，涉及一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材。该方法首先对7000系铝合金厚板进行固溶处理，固溶处理的冷却过程采用间断式冷却以抑制第二相的析出及降低内外应力差，随后进行预应变处理以消减残余应力，最后进行预时效处理，调控固溶原子状态。与已有技术相比，本发明工艺简单，无需对设备进行改造，消减残余应力的同时，力学性能也得到了明显提升，适用于工业化生产。

Description

一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金 板材
技术领域
本发明涉及铝合金热处理技术领域，具体而言，涉及一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材。
背景技术
高强高韧低残余应力的铝合金厚板，是航空航天领域必不可少的关键材料，在国民经济和国防军工方面占有十分重要的地位。航空用铝合金厚板的生产与消费，不仅反映了一个国家的铝加工状况，更重要的是反映了一个国家的科学技术水平及综合经济实力。
7000系Al-Zn-Mg-Cu合金，因具有密度小、强度高、韧性和加工性能好等优点，成为大飞机机体结构件的主要用材。7000系铝合金属于固溶强化铝合金，需对厚板进行固溶时效处理。固溶后的淬火过程，使厚板内外产生较大的温度梯度，在厚板内形成严重的淬火残余应力，使工件在后续机械加工过程中由于残余应力的释放产生弯曲和翘曲变形。
传统的消减残余应力的方法，包括对淬火介质的选择、预拉伸处理等，均不同程度的消减了部分残余应力，但同时对7000系铝合金厚板的力学性能，产生了一定的弱化影响。所提出的消减淬火残余应力的方法，并未同时考虑铝合金厚板力学性能的挖掘和优化。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，该热处理方法通过结合固溶处理后的间断式冷却处理、预应变处理、预时效处理和时效处理的协同调控，实现厚板淬火残余应力的有效消减，同时实现固溶合金原子热力学状态和强化相析出动力学的有效调控，消减淬火残余应力的同时，实现力学性能的有效提升。
本发明的目的之二在于提供一种所述的热处理方法得到的铝合金厚板，通过此方法处理的铝合金厚板在处理后，具有低的淬火残余应力，高的时效析出响应，短时效时间内达到峰值强度。
具体采用以下技术方案：
一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，包括以下步骤：首先对7000系铝合金厚板进行固溶处理，固溶处理的冷却过程采用间断式冷却以抑制第二相的析出及降低内外应力差，随后进行预应变处理以消减残余应力，最后进行预时效处理，调控固溶原子状态。
进一步地，在预时效处理之后再次进行预应变处理，然后进行人工时效处理以强化力学性能。
进一步地，所述固溶处理是以5~10℃/min的升温速率加热至固溶温度450~480℃，保温时间10~60min。
进一步地，所述间断式冷却是以大于20℃/s的冷速快速冷却至100~200℃的温度区间以抑制第二相的析出，随后以1~5℃/min的冷速冷却至室温以降低内外应力差。
进一步地，所述预应变处理为进行0.1~0.5%的延展。
进一步地，所述预时效处理是在60~120℃保温20~240min。
进一步地，所述时效处理是在120~180℃进行4~12h的人工时效。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法采用间断式淬火处理方法，结合预应变处理、预时效处理和时效处理，从淬火残余应力的产生源头和消减方法角度对厚板淬火残余应力进行了有效消减，同时对热处理全流程固溶合金原子的赋存状态、热力学和强化相的析出动力学进行调控，实现时效过程强化相的低温快速析出强化。
本方法对7000系铝合金厚板的处理，工艺简单，无需对设备进行改造，消减残余应力的同时，力学性能也得到了明显提升，适用于工业化生产。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法示意图；
图2为实施例1处理后的7050厚板组织；
图3为实施例2处理后的7055厚板组织；
图4为对比例1常规处理后的7050厚板组织；
图5为对比例2常规处理后的7055厚板组织；
图6为对比例与实施例的残余应力统计对比。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，提供了一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，包括以下步骤：
首先对7000系铝合金厚板进行固溶处理，固溶处理的冷却过程采用间断式冷却以抑制第二相的析出及降低内外应力差，随后进行预应变处理以消减残余应力，最后进行预时效处理，调控固溶原子状态。
7000系铝合金主要用于航空航天领域结构件。典型但非限制性的7000系铝合金板材为7050和7055。
实施例1
一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，包括以下步骤：
（1）将7050铝合金熔炼、轧制后 ，经470℃保温30min的固溶处理；
（2）对步骤（1）得到的7050铝合金厚板进行间断式冷却，第一步冷却速率为25℃/s，冷却至120℃，接着以2℃/min的冷速冷却至室温；
（3）进行0.2%的预应变处理，在120℃预时效处理10min；
（4）进行0.2%的二次预应变处理，在160℃人工时效处理8h。
图2为7050铝合金的最终TEM精细组织图，由图2可以看出，经本发明处理后的组织，晶内析出相密度高，屈服强度和抗拉强度分别达到625MPa和690MPa，如表1所示。
实施例2
一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，包括以下步骤：
（1）将7055铝合金熔炼、轧制后 ，经460℃保温45min的固溶处理；
（2）对步骤（1）得到的7055铝合金厚板进行间断式冷却，第一步冷却速率为30℃/s，冷却至100℃，接着以1℃/min的冷速冷却至室温；
（3）进行0.3%的预应变处理，在100℃预时效处理40min；
（4）进行0.2%的二次预应变处理，在180℃人工时效处理6h。
图3为7050铝合金的最终TEM精细组织图，由图3可以看出，经本发明处理后的组织，晶内析出相密度高，屈服强度和抗拉强度分别达到675MPa和715MPa，如表1所示。
对比例1
对实施例1中步骤（1）得到的7050铝合金厚板，以25℃/s的冷速冷却至室温，进行0.4%的预应变处理，在160℃人工时效处理16h。
图4为7050铝合金的最终TEM精细组织图，由图4可以看出，经本发明处理后的组织，相比于图2实施例1，晶内析出相密度较低。屈服强度和抗拉强度分别达到585MPa和635MPa，如表1所示，相比于实施例1，分别降低了40MPa和55MPa。
对比例2
对实施例2中步骤（1）得到的7055铝合金厚板，以30℃/s的冷速冷却至室温，进行0.5%的预应变处理，在180℃人工时效处理12h。
图5为7055铝合金的最终TEM精细组织图，由图5可以看出，经本发明处理后的组织，相比于图3实施例2，晶内析出相密度较低。屈服强度和抗拉强度分别达到615MPa和685MPa，如表1所示，相比于实施例2，分别降低了60MPa和30MPa。
表1 不同试样的力学性能对比
Figure 42706DEST_PATH_IMAGE002
由图6的对比例和实施例的残余应力的统计图可以看出，经本发明方法处理后的试样，表面轧制方向和横向的残余应力均得到了很大程度的消减。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (8)

1.一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先对7000系铝合金厚板进行固溶处理，固溶处理的冷却过程采用间断式冷却以抑制第二相的析出及降低内外应力差，随后进行预应变处理以消减残余应力，最后进行预时效处理，调控固溶原子状态。
2.按照权利要求1所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，在预时效处理之后再次进行预应变处理，然后进行人工时效处理以强化力学性能。
3.按照权利要求1所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，所述固溶处理是以5~10℃/min的升温速率加热至固溶温度450~480℃，保温时间10~60min。
4.按照权利要求1所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，所述间断式冷却是以大于20℃/s的冷速快速冷却至100~200℃的温度区间以抑制第二相的析出，随后以1~5℃/min的冷速冷却至室温以降低内外应力差。
5.按照权利要求1或2所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，所述预应变处理为进行0.1~0.5%的延展。
6.按照权利要求2所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，所述预时效处理是在60~120℃保温20~240min。
7.按照权利要求2所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，其特征在于，所述时效处理是在120~180℃进行4~12h的人工时效。
8.一种按照权利要求1-7任一所述的消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法得到的铝合金板材。
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Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164978A (ja) * 2001-11-27 2003-06-10 Mazda Motor Corp 軽合金製部材の表面処理方法
US20050189044A1 (en) * 2003-04-10 2005-09-01 Rinze Benedictus Al-Zn-Mg-Cu alloy with improved damage tolerance-strength combination properties
CN100547098C (zh) * 2003-04-10 2009-10-07 克里斯铝轧制品有限公司 一种铝-锌-镁-铜合金
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
CN101994072A (zh) * 2010-08-17 2011-03-30 苏州有色金属研究院有限公司 改善7系高强铝合金强韧性的热处理方法
CN102242325A (zh) * 2011-07-12 2011-11-16 中南大学 一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺
JP2013023753A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Kobe Steel Ltd 高強度７０００系アルミニウム合金部材の製造方法および高強度７０００系アルミニウム合金部材
CN102912267A (zh) * 2012-10-22 2013-02-06 中南大学 一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法
CN102965603A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 邓运来 一种用于减小变形铝合金淬火残余应力，改善合金性能的热处理方法
CN102978545A (zh) * 2012-11-21 2013-03-20 中南大学 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法
CN104745985A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 青岛玉光精铸厂 7050高强铝合金锻件的热处理工艺
CN104846302A (zh) * 2015-06-02 2015-08-19 湖南大学 一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法
CN105441837A (zh) * 2016-01-07 2016-03-30 北京科技大学 一种提高7xxx系铝合金薄板材成形性能和强度的处理方法
CN108103425A (zh) * 2017-12-21 2018-06-01 中南大学 一种高淬透超高强高韧耐蚀铝合金的间歇喷淋淬火工艺
CN108265246A (zh) * 2018-01-25 2018-07-10 湖南大学 一种改善大尺寸7系铝合金淬火后强度不均匀性的方法
CN109628861A (zh) * 2019-01-30 2019-04-16 长沙学院 一种同步提高7系列铝合金板材强度和延伸率的热处理方法
CN110184513A (zh) * 2019-07-03 2019-08-30 广西南南铝加工有限公司 高抗应力腐蚀Al-Zn-Mg-Cu铝合金型材及其制备方法
KR20200055922A (ko) * 2018-11-14 2020-05-22 주식회사 동서기공 알루미늄합금소재 자동차 섀시부품의 제조방법
CN111455239A (zh) * 2020-04-14 2020-07-28 广西南南铝加工有限公司 一种超高强航空用铝合金及其制备方法
CN111850363A (zh) * 2020-06-18 2020-10-30 天津忠旺铝业有限公司 一种航空用高损伤容限型铝合金及制备方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164978A (ja) * 2001-11-27 2003-06-10 Mazda Motor Corp 軽合金製部材の表面処理方法
US20050189044A1 (en) * 2003-04-10 2005-09-01 Rinze Benedictus Al-Zn-Mg-Cu alloy with improved damage tolerance-strength combination properties
CN100547098C (zh) * 2003-04-10 2009-10-07 克里斯铝轧制品有限公司 一种铝-锌-镁-铜合金
CN101994072A (zh) * 2010-08-17 2011-03-30 苏州有色金属研究院有限公司 改善7系高强铝合金强韧性的热处理方法
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
CN102242325A (zh) * 2011-07-12 2011-11-16 中南大学 一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺
JP2013023753A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Kobe Steel Ltd 高強度７０００系アルミニウム合金部材の製造方法および高強度７０００系アルミニウム合金部材
CN102912267A (zh) * 2012-10-22 2013-02-06 中南大学 一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法
CN102965603A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 邓运来 一种用于减小变形铝合金淬火残余应力，改善合金性能的热处理方法
CN102978545A (zh) * 2012-11-21 2013-03-20 中南大学 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法
CN104745985A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 青岛玉光精铸厂 7050高强铝合金锻件的热处理工艺
CN104846302A (zh) * 2015-06-02 2015-08-19 湖南大学 一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法
CN105441837A (zh) * 2016-01-07 2016-03-30 北京科技大学 一种提高7xxx系铝合金薄板材成形性能和强度的处理方法
CN108103425A (zh) * 2017-12-21 2018-06-01 中南大学 一种高淬透超高强高韧耐蚀铝合金的间歇喷淋淬火工艺
CN108265246A (zh) * 2018-01-25 2018-07-10 湖南大学 一种改善大尺寸7系铝合金淬火后强度不均匀性的方法
KR20200055922A (ko) * 2018-11-14 2020-05-22 주식회사 동서기공 알루미늄합금소재 자동차 섀시부품의 제조방법
CN109628861A (zh) * 2019-01-30 2019-04-16 长沙学院 一种同步提高7系列铝合金板材强度和延伸率的热处理方法
CN110184513A (zh) * 2019-07-03 2019-08-30 广西南南铝加工有限公司 高抗应力腐蚀Al-Zn-Mg-Cu铝合金型材及其制备方法
CN111455239A (zh) * 2020-04-14 2020-07-28 广西南南铝加工有限公司 一种超高强航空用铝合金及其制备方法
CN111850363A (zh) * 2020-06-18 2020-10-30 天津忠旺铝业有限公司 一种航空用高损伤容限型铝合金及制备方法

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