CN112981287B - 一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法 - Google Patents
一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112981287B CN112981287B CN202110428460.4A CN202110428460A CN112981287B CN 112981287 B CN112981287 B CN 112981287B CN 202110428460 A CN202110428460 A CN 202110428460A CN 112981287 B CN112981287 B CN 112981287B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- aluminum alloy
- series aluminum
- cooling
- ingot
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Abstract
本发明提供了一种7000系铝合金铸锭的均匀化退火方法，特别是涉及一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法，所述方法的全过程是在变温环境中完成，所述方法适用于厚度大于200mm的扁铸锭。研究发现粗大初生相溶解的最关键因素是温度，温度越高粗大初生相溶解越彻底，传统的均匀化处理都是在恒定的温度下保温一定时间，且为了避免发生过烧，往往选取远远低于粗大初生相溶解的温度，依靠延长时间达到均匀化的效果。而本申请的发明人则出人意料地发现，采用本申请的方法不仅可以快速实现粗大初生相的溶解，同时还可以有效地避免铸锭在高温下发生过烧，在获得相同均匀化处理效果的前提下，可以显著缩短均匀化处理过程的时间，大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种7000系铝合金铸锭的均匀化退火方法，特别是涉及一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法。
背景技术
7000系铝合金具有超高强、高韧、耐蚀等较高的综合性能，是航空工业领域常用的金属材料之一，主要用于飞机机身主承力框梁、接头等重要部位。随着飞机尺寸的增加以及对整体结构件的需求增加，铝合金半成品，如板材、锻件的尺寸也越来越大，随着尺寸的增大，均匀性控制难的问题越来越显著，而铸锭的均匀性是铝合金半成品均匀性的基本前提。7000系铝合金具有高合金化特点，因此在板材、锻件、挤压制品的热变形前需进行均匀化退火处理，均匀化退火处理可以消除粗大初生相和成分偏析，同时诱导与基体共格的Al3Zr纳米粒子均匀弥散析出，提高铸锭的均匀性以及可热加工性能。
7000系铝合金的均匀化退火工艺由最初的单级、双级发展至目前的三级，以三级均匀化退火处理为例，其中，第一级均匀化退火处理的温度较低，一般为380℃~420℃，目的是促进Al3Zr粒子析出；第二级和第三级均匀化退火处理的温度一般为450℃~470℃，目的是通过分步骤的方法逐渐溶解合金中的粗大初生相，而且第二级和第三级均匀化退火处理的温度不会超过480℃或以上，因为7000系铝合金在这个温度下会发生过烧现象，导致热加工过程开裂。
为了进一步追求粗大初生相充分溶解的效果，最大程度的降低残余粗大初生相的含量，本领域常规的做法是尽可能的延长保温时间，由于工业化生产所用的扁铸锭厚度均在200mm以上，这导致均匀化处理过程的保温时间超过48h，且随着铸锭尺寸的增加，保温时间也相应延长，此外，由于铸锭对温度更为敏感，所以仅靠延长保温时间并不能达到使粗大初生相充分溶解的效果，另外延长保温时间还大大延长了铸锭的制备时间，提升了生产成本。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种7000系铝合金铸锭的均匀化退火方法，特别是涉及一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法，所述方法的全过程是在变温环境中完成的，所述方法适用于厚度大于200mm的扁铸锭。研究发现粗大初生相溶解的最关键因素是温度，温度越高粗大初生相溶解越彻底，传统的均匀化处理都是在恒定的温度下保温一定时间，且为了避免发生过烧，选取的温度往往远远低于粗大初生相的溶解温度，依靠延长时间达到均匀化的效果。而本申请的发明人则出人意料地发现，采用本申请的方法不仅可以快速实现粗大初生相的溶解，同时还可以有效地避免铸锭在高温下发生过烧，在获得相同均匀化处理效果的前提下，可以显著缩短均匀化处理过程的时间，大大降低了生产成本。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种7000系铝合金铸锭的均匀化退火方法，特别是涉及一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法，所述方法包括对待处理的7000系铝合金铸锭进行均匀化退火处理，所述均匀化退火处理包括：
先线性升温到第一阈值温度，再线性降温至第二阈值温度，随后出炉后在空气中冷却至室温，实现对待处理的7000系铝合金铸锭的均匀化退火处理，其中，所述第一阈值温度高于待处理的7000系铝合金的过烧温度。
根据本发明的实施方式，所述7000系铝合金为本领域常规的含Al、Zn、Mg和Cu元素的7000系铝合金、即Al-Zn-Mg-Cu 7000系铝合金；示例性地，所述7000系铝合金选自7055合金、7085合金、7150合金、7A55合金、7A85合金、7B50合金、7050合金、7010合金等中的至少一种。
根据本发明的实施方式，所述均匀化退火处理的起始处理温度为280~320℃，例如为280℃、285℃、290℃、295℃、300℃、305℃、310℃、315℃或320℃。
根据本发明的实施方式，所述线性升温的升温速率为5~30℃/h，例如为5℃/h、8℃/h、10℃/h、15℃/h、18℃/h、20℃/h、22℃/h、25℃/h、28℃/h或30℃/h。
根据本发明的实施方式，所述第一阈值温度高于7000系铝合金的过烧温度10~20℃，例如高于7000系铝合金的过烧温度10℃、12℃、15℃、18℃或20℃。
根据本发明的实施方式，所述7000系铝合金的过烧温度为480~490℃。
根据本发明的实施方式，所述第一阈值温度为490~510℃，例如为490℃、492℃、495℃、498℃、500℃、502℃、505℃、508℃或510℃。
本发明中，所述的7000系铝合金的过烧温度是指7000系铝合金发生过烧现象时的温度。
根据本发明的实施方式，所述线性降温的降温速率为10~30℃/h，例如为10℃/h、15℃/h、18℃/h、20℃/h、22℃/h、25℃/h、28℃/h或30℃/h。
根据本发明的实施方式，所述升温速率和降温速率可以相同，也可以不同，优选地，所述升温速率小于等于所述降温速率。
根据本发明的实施方式，所述第二阈值温度为180~220℃，例如为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃或220℃。
根据本发明的实施方式，所述均匀化退火处理是在热处理炉内进行的。
根据本发明的实施方式，所述均匀化退火处理包括：
当热处理炉的温度达到300℃时，装入铸锭，以一定的升温速率线性升温到500℃，再以一定的降温速率线性降温至200℃，出炉后在空气中冷却至室温。
示例性的，所述线性升温的升温速率为5~30℃/h，例如为5℃/h、8℃/h、10℃/h、15℃/h、18℃/h、20℃/h、22℃/h、25℃/h、28℃/h或30℃/h。
示例性的，所述线性降温的降温速率为10~30℃/h，例如为10℃/h、15℃/h、18℃/h、20℃/h、22℃/h、25℃/h、28℃/h或30℃/h。
示例性的，所述升温速率和降温速率可以相同，也可以不同，优选地，所述升温速率小于等于所述降温速率。
根据本发明的实施方式，所述均匀化退火处理包括：
当热处理炉的温度达到300℃时，装入7000系铝合金铸锭，以20℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以20℃/h的降温速率线性降温至200℃，降温至200℃后出炉，空气冷却至室温，所述均匀化退火处理过程适用于厚度在200mm~400mm范围内的扁铸锭，此时可以控制7000系铝合金铸锭在热处理炉内的总时长不超过25h。
根据本发明的实施方式，所述均匀化退火处理包括：
当热处理炉的温度达到300℃时，装入7000系铝合金铸锭，以10℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以15℃/h的降温速率线性降温至200℃，降温至200℃后出炉，空气冷却至室温，所述均匀化退火处理过程适用于厚度大于400mm（例如大于400mm且小于等于520mm）的扁铸锭，此时可以控制7000系铝合金铸锭在热处理炉内的总时长不超过40h。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种7000系铝合金铸锭的均匀化退火方法，特别是涉及一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法，所述方法的全过程是在变温环境中完成，所述方法适用于厚度大于200mm的扁铸锭。研究发现粗大初生相溶解的最关键因素是温度，温度越高粗大初生相溶解越彻底，传统的均匀化处理都是在恒定的温度下保温一定时间，且为了避免发生过烧，选取的温度往往远远低于粗大初生相的溶解温度，依靠延长时间达到均匀化的效果。而本申请的发明人则出人意料地发现，采用本申请的方法不仅可以快速实现粗大初生相的溶解，同时还可以有效地避免铸锭在高温下发生过烧，在获得相同均匀化处理效果的前提下，可以显著缩短均匀化处理过程的时间，大大降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的一个优选方案所述的均匀化退火处理的时间和温度示意图，其表示的含义为均匀化退火处理的温度随着均匀化退火处理的时间的变化情况，具体地，随着均匀化退火处理的时间的延长（横坐标所示的时间），均匀化退火处理的温度的变化情况（纵坐标所示的温度）。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
选取厚度300mm的7085铝合金扁铸锭，当热处理炉的温度达到300℃时，装入铸锭，以20℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以20℃/h的降温速率线性降温至200℃，降温至200℃后出炉，空气冷却至室温，铸锭在热处理炉内的总时长为25h。
对比例1
选取厚度300mm的7085铝合金扁铸锭，当热处理炉的温度达到380℃~420℃时，装入铸锭，保温12h，再线性升温到460℃~470℃，保温48h，关闭电源，当热处理炉内的温度降至200℃后出炉，空气冷却至室温。
实施例2
选取厚度520mm的7050铝合金扁铸锭，当热处理炉的温度达到300℃时，装入铸锭，以10℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以15℃/h的降温速率线性降温至200℃，降温至200℃后出炉，空气冷却至室温，铸锭在热处理炉内的总时长为40h。
对比例2
选取厚度520mm的7050铝合金扁铸锭，当热处理炉的温度达到380℃~420℃时，装入铸锭，保温12h，再线性升温到460℃，保温48h，再线性升温到470℃，保温24h，关闭电源，当热处理炉内的温度降至200℃后出炉，空气冷却至室温。
表1为上述实施例和对比例中处理后的铝合金铸锭的性能测试结果，其中的炉内保温时间是采用温度/速率=时间的方法计算得到的，残余初生相数量是采用光学显微镜自带的软件测得的，即100倍光学照片中黑色残余第二相所占照片的面积比。
表1 实施例和对比例中处理后的铝合金铸锭的性能测试结果
| 残余初生相的含量/% | 炉内保温时间/h | |
| 实施例1 | 0.38 | 25 |
| 对比例1 | 0.41 | 60 |
| 实施例2 | 0.46 | 40 |
| 对比例2 | 0.48 | 84 |
从表1的性能测试结果可以看出，采用本发明的均匀化退火方法获得的铸锭的残余初生相的含量与对比例1-2的传统均匀化退火方法相比略有降低，但显著缩短了保温时间，提高了生产效率，节约了能源。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种7000系铝合金铸锭的均匀化退火方法，所述方法的全过程是在变温环境中完成，所述方法包括对待处理的7000系铝合金铸锭进行均匀化退火处理，所述均匀化退火处理包括：
先线性升温到第一阈值温度，再线性降温至第二阈值温度，随后出炉后在空气中冷却至室温，实现对待处理的7000系铝合金铸锭的均匀化退火处理，其中，所述第一阈值温度高于待处理的7000系铝合金的过烧温度；
其中，所述线性升温的升温速率为5~30℃/h，所述线性降温的降温速率为10~30℃/h；所述第一阈值温度为490~510℃；所述第二阈值温度为180~220℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述均匀化退火处理的起始处理温度为280~320℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阈值温度高于7000系铝合金的过烧温度10~20℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述7000系铝合金的过烧温度为480~490℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述均匀化退火处理包括：
当热处理炉的温度达到300℃时，装入铸锭，以5~30℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以10~30℃/h的降温速率线性降温至200℃，出炉后在空气中冷却至室温。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述均匀化退火处理包括：
当热处理炉的温度达到300℃时，装入7000系铝合金铸锭，以20℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以20℃/h的降温速率线性降温至200℃，降温至200℃后出炉，空气冷却至室温，所述均匀化退火处理过程适用于厚度在200mm~400mm范围内的扁铸锭，此时可以控制7000系铝合金铸锭在热处理炉内的总时长不超过25h。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述均匀化退火处理包括：
当热处理炉的温度达到300℃时，装入7000系铝合金铸锭，以10℃/h的升温速率线性升温到500℃，再以15℃/h的降温速率线性降温至200℃，降温至200℃后出炉，空气冷却至室温，所述均匀化退火处理过程适用于厚度大于400mm的扁铸锭，此时可以控制7000系铝合金铸锭在热处理炉内的总时长不超过40h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110428460.4A CN112981287B (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110428460.4A CN112981287B (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112981287A CN112981287A (zh) | 2021-06-18 |
| CN112981287B true CN112981287B (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=76341458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110428460.4A Active CN112981287B (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112981287B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115058669B (zh) * | 2022-05-10 | 2023-06-30 | 中机精密成形产业技术研究院（安徽）股份有限公司 | 一种7022铝合金铸锭的多级均匀化退火工艺及托举装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005573A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Corus Aluminium Nv | Process for producing aluminium alloy sheet material with improved bake-hardening response |
| JP2012207302A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-25 | Kobe Steel Ltd | 熱処理型Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金押出材の製造方法 |
| CN102796976B (zh) * | 2012-08-22 | 2014-05-28 | 北京有色金属研究总院 | 一种改善含Zr的7xxx系铝合金组织与性能的阶段均匀化热处理方法 |
| CN103572182B (zh) * | 2013-11-20 | 2015-08-05 | 北京科技大学 | 一种7000系铝合金高温快速均匀化处理方法 |
| DE102015220766B4 (de) * | 2014-10-23 | 2019-05-23 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Körpers aus vollkristallinen, metastabilen Materialien |
| CN104372210B (zh) * | 2014-12-01 | 2017-11-17 | 北京科技大学 | 一种汽车用低成本高成形性铝合金材料及其制备方法 |
| CN104762574A (zh) * | 2015-03-29 | 2015-07-08 | 北京工业大学 | 一种高铁用Al-Zn-Mg合金半连续铸造圆锭的均匀化处理方法 |
| CN105734468B (zh) * | 2016-03-14 | 2017-05-31 | 北京科技大学 | 一种提高7000系铝合金挤压制品组织均匀性的热处理方法 |
| CN107649833A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-02-02 | 广西南南铝加工有限公司 | 一种Al‑Mg合金精密板的生产工艺 |
| CN107829059A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-23 | 山东南山铝业股份有限公司 | 一种降低铝合金挤压件表面气泡的固溶处理方法、铝合金制品及其制备方法 |
| CN109136691B (zh) * | 2018-11-20 | 2020-11-10 | 中南大学 | 一种超强高韧高延伸率7xxx系铝合金及其制备工艺 |
| CN111455197B (zh) * | 2020-04-07 | 2021-09-07 | 台山市金桥铝型材厂有限公司 | 一种Al-Zn-Mg合金的制备方法 |
-
2021
- 2021-04-21 CN CN202110428460.4A patent/CN112981287B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112981287A (zh) | 2021-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11851739B2 (en) | High-strength magnesium alloy profile, preparation process therefor and use thereof | |
| CN108330419B (zh) | 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金板材的热变形及其稳定化工艺 | |
| CN105714223B (zh) | 一种Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Zr铝合金的均匀化热处理方法 | |
| EP3359702B1 (en) | Optimization of aluminum hot working | |
| WO2015109893A1 (zh) | 快速时效响应型Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金及其制备方法 | |
| CN109825748B (zh) | 一种提高Al-Cu-Mg系铝合金晶间腐蚀性能的方法 | |
| CN108265247B (zh) | 改善大尺寸7系铝合金淬火后强度不均匀性的时效工艺 | |
| CN109487186B (zh) | 一种蠕变时效成形铝合金构件形/性协同优化的方法 | |
| EP3009525A1 (en) | Aluminium alloy forging and method for producing the same | |
| CN109554595B (zh) | 一种控制Al-Cu-Mg-Si-Mn合金弥散相析出的方法 | |
| CN108796313B (zh) | 一种Al-Mg-Si系变形铝合金及其强韧化处理方法 | |
| CN110042333A (zh) | 一种航空用625MPa级大规格铝合金预拉伸板材的制造方法 | |
| CN109161780B (zh) | 一种提高FeCrNiAl基高熵合金加工性能的方法 | |
| CN107937842B (zh) | 一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金的热处理方法 | |
| CN104451291A (zh) | 一种Er、Zr复合微合金化Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化热处理工艺 | |
| CN112877622B (zh) | 一种7000系铝合金的非等温热处理方法 | |
| CN112981287B (zh) | 一种提高7000系铝合金铸锭均匀化效率的方法 | |
| CN111270178A (zh) | 一种gh4169合金的高效节能热处理工艺 | |
| CN110669967A (zh) | 一种快速挤压高强度变形铝合金及其制备方法 | |
| CN107022707B (zh) | 一种超高强耐高温镁合金大构件热处理工艺 | |
| CN110586828A (zh) | Ti662钛合金大规格棒材自由锻造方法 | |
| CN116411231A (zh) | 一种自由锻成形镍基高温合金晶粒细化方法 | |
| CN105861968A (zh) | 一种提高Al-Cu系高强铝合金环件力学性能的方法 | |
| CN112981289B (zh) | 一种7000系铝合金铸锭去应力退火及均匀化退火的方法 | |
| Belov et al. | Energy efficient technology for Al–Cu–Mn–Zr sheet alloys |
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 |