CN117535603A - 一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，依次对7xxx铝合金进行固溶处理、高温保温、第一次水冷至室温、人工时效，高温保温的温度T为T1＜T＜T2，T2为固溶处理的最低温度，T1的确定方法为先测量得到固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线，取电导率迅速下降后趋于平缓的温度为T1。本发明在提升耐腐蚀性能的同时还能够缩短工艺时间，节约能耗。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料技术领域，具体涉及一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，适用于提升耐腐蚀性能的同时缩短工艺时间、节约能耗。
背景技术
7xxx高强铝合金因其强度高，常用于航空航天领域的结构部件，然而随着这些行业的快速发展，对铝合金材料的性能、成型难度和低成本控制提出了越来越高的要求，同时也促进了特种铝合金材料的开发。7xxx系铝合金因为其复杂的成分、高合金化的特点，性能最为优异，但同时也存在耐腐蚀性能不佳的问题；现有技术具有以下提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理工艺：
1、双级时效：固溶470℃/1h→立即水冷至室温→120℃/6h→立即水冷至室温→160℃/24h；
2、RRA(回归再时效)：固溶470℃/1h→立即水冷至室温→120℃/24h→立即水冷至室温→180℃/1h→立即水冷至室温→120℃/24h；
3、T6I6(中断时效)：固溶470℃/1h→立即水冷至室温→120℃/15min→立即水冷至室温→65℃/12d→立即水冷至室温→120℃/26h；
但上述热处理工艺普遍存在流程长、能耗高，生产效率低等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种提升耐腐蚀性能的同时缩短工艺时间、节约能耗的提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，所述热处理方法为依次对7xxx铝合金进行固溶处理、高温保温、第一次水冷至室温、人工时效，其中，所述高温保温的温度T为T1＜T＜T2，所述T2为固溶处理的最低温度，所述T1的确定方法为：测量得到固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线，取电导率迅速下降后趋于平缓的温度为T1。
所述固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线的测量方法为：将固溶处理后的7xxx铝合金按10℃/min升温，自升温至200℃起，每间隔20℃取一个样品测量其电导率，得到电导率随温度变化的曲线。
所述高温保温的时长为30-60min。
所述高温保温的时长为45min。
所述固溶处理为在450-480℃下保温1h。
所述固溶处理为在470℃下保温1h。
所述T1为420℃，所述高温保温的温度T为445℃。
所述人工时效为在120℃下保温12-48h。
所述人工时效为在120℃下保温24h。
所述第一次水冷、第二次水冷的转移时间均小于3s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明所述一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，依次对7xxx铝合金进行固溶处理、高温保温、第一次水冷至室温、人工时效，高温保温的温度T为T1＜T＜T2，T2为固溶处理的最低温度，T1的确定方法为先测量得到固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线，取电导率迅速下降后趋于平缓的温度为T1；该设计在提升耐腐蚀性能情况下，还能够缩短工艺时间，节约能耗。因此，本发明在提升耐腐蚀性能的同时，还能够缩短工艺时间，节约能耗。
附图说明
图1为本发明所述提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法的流程图。
图2为实施例中7055铝合金电导率随温度变化的曲线。
图3为实施例中测试例1的横截断面金相图。
图4为实施例中测试例2的横截断面金相图。
图5为实施例中测试例3的横截断面金相图。
图6为实施例中测试例4的横截断面金相图。
图7为实施例中测试例5的横截断面金相图。
图8为实施例中对比例1的横截断面金相图。
图9为实施例中对比例2的横截断面金相图。
图10为实施例中对比例3的横截断面金相图。
图11为实施例中对比例4的横截断面金相图。
图12为实施例中对比例5的横截断面金相图。
图13为实施例中对比例6的横截断面金相图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，所述热处理方法为依次对7xxx铝合金进行固溶处理、高温保温、第一次水冷至室温、人工时效，其中，所述高温保温的温度T为T1＜T＜T2，所述T2为固溶处理的最低温度，所述T1的确定方法为：测量得到固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线，取电导率迅速下降后趋于平缓的温度为T1。
所述固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线的测量方法为：将固溶处理后的7xxx铝合金按10℃/min升温，自升温至200℃起，每间隔20℃取一个样品测量其电导率，得到电导率随温度变化的曲线。
所述高温保温的时长为30-60min。
所述高温保温的时长为45min。
所述固溶处理为在450-480℃下保温1h。
所述固溶处理为在470℃下保温1h。
所述T1为420℃，所述高温保温的温度T为445℃。
所述人工时效为在120℃下保温12-48h。
所述人工时效为在120℃下保温24h。
所述第一次水冷、第二次水冷的转移时间均小于3s。
实施例：
参见图1，一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，依次按照以下步骤进行：
1、固溶处理：在450-480℃下保温1h；
2、高温保温：在温度T下保温30-60min，T1＜T＜T2，所述T2为固溶处理的最低温度450℃，所述T1的确定方法为：将固溶处理后的7xxx铝合金按10℃/min随炉升温，自升温至200℃起，每间隔20℃取一个样品测量其电导率，得到电导率随温度变化的曲线，取电导率迅速下降后趋于平缓的温度为T1；
3、第一次水冷至室温，转移时间小于3s；
4、人工时效：在120℃下保温12-48h；
5、第二次水冷至室温，转移时间小于3s。
为验证本发明所述提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法的有效性，以7055铝合金作为测试对象，该7055铝合金的组成成分为：8.31wt％的Zn、2.07wt％的Mg、2.46wt％的Cu、0.12wt％的Zr、0.078wt％的Fe、0.056wt％的Si，余量为Al，该7055铝合金常用的最低固溶温度T2为450℃，在固溶470℃/1h后测试得到7055铝合金电导率随温度变化的曲线如图2所示，根据图2能够确定T1为420℃，420℃＜T＜450℃，由于高温保温时长随T上升而下降，优选T为445℃；参见表1，按本发明所述热处理方法对7055铝合金进行处理得到测试例1-5，参见表2，按其他热处理方法对7055铝合金进行处理得到对比例1-6；
表1测试例1-9所采用的热处理方法
| 序号 | 热处理 |
| 测试例1 | 固溶470℃/1h→445℃/30min→水冷至室温→120℃/24h→水冷至室温 |
| 测试例2 | 固溶470℃/1h→445℃/30min→水冷至室温→120℃/48h→水冷至室温 |
| 测试例3 | 固溶470℃/1h→445℃/45min→水冷至室温→120℃/12h→水冷至室温 |
| 测试例4 | 固溶470℃/1h→445℃/45min→水冷至室温→120℃/24h→水冷至室温 |
| 测试例5 | 固溶470℃/1h→445℃/60min→水冷至室温→120℃/12h→水冷至室温 |
表2对比例1-6所采用的热处理方法
性能测试：
1、对测试例1-5、对比例1-6分别进行耐腐蚀性能测试，所述耐腐蚀性能测试具体为：取三个平行试样，然后将三个平行样品分别放置于57g/L的NaCl+10ml/L H2O2(1.1g/ml)的溶液中浸泡6h，清水清洗后对经过腐蚀测试的合金进行横截断面金相观察；所述测试例1-9的金相观察结果分别如图3-图7所示，所述对比例1-6的金相观察结果分别如图8-图13所示，表面腐蚀情况如表3所示；
表3所有测试例和对比例的表面腐蚀情况
由表3可知，将测试例1-5与对比例1-3对比，可见采用本发明所确定的温度区间进行高温保温相比未高温保温处理，能够显著提高7055铝合金耐腐蚀性能；将测试例1-5与对比例4-6对比，可见本发明所述方法相比传统热处理工艺，在耐腐蚀性能提升幅度相当的情况下能大幅缩短工艺流程，并且处理过程简单。
2、对测试例1-5、对比例1-6分别进行力学性能测试，所述力学性能测试包括抗拉强度、屈服强度、延伸率，得到力学性能测试结果如表4所示：
表4所有测试例和对比例的力学性能测试结果
| 序号 | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率/％ |
| 测试例1 | 650 | 620 | 7.1 |
| 测试例2 | 639 | 616 | 7.3 |
| 测试例3 | 654 | 629 | 7.3 |
| 测试例4 | 672 | 652 | 7.2 |
| 测试例5 | 642 | 612 | 7.1 |
| 对比例1 | 718 | 697 | 7.2 |
| 对比例2 | 730 | 712 | 7.2 |
| 对比例3 | 701 | 688 | 7.3 |
| 对比例4 | 661 | 638 | 7.3 |
| 对比例5 | 668 | 642 | 7.2 |
| 对比例6 | 675 | 650 | 7.2 |
通过对上述力学性能测试结果和耐腐蚀性能测试结果进行综合分析，优选测试例4的短时、经济提升7055铝合金耐腐蚀性能的热处理参数：固溶470℃/1h→445℃/45min→水冷至室温→120℃/24h→水冷至室温；综上所述，本发明所述热处理方法能够为提升7xxx系铝合金耐腐蚀性能提供指导依据。
Claims (10)
1.一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：
所述热处理方法为依次对7xxx铝合金进行固溶处理、高温保温、第一次水冷至室温、人工时效，其中，所述高温保温的温度T为T1＜T＜T2，所述T2为固溶处理的最低温度，所述T1的确定方法为：测量得到固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线，取电导率迅速下降后趋于平缓的温度为T1。
2.根据权利要求1所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述固溶处理后7xxx铝合金电导率随温度变化曲线的测量方法为：将固溶处理后的7xxx铝合金按10℃/min升温，自升温至200℃起，每间隔20℃取一个样品测量其电导率，得到电导率随温度变化的曲线。
3.根据权利要求1或2所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述高温保温的时长为30-60min。
4.根据权利要求3所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述高温保温的时长为45min。
5.根据权利要求1或2所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述固溶处理为在450-480℃下保温1h。
6.根据权利要求5所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述固溶处理为在470℃下保温1h。
7.根据权利要求5所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述T1为420℃，所述高温保温的温度T为445℃。
8.根据权利要求1或2所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述人工时效为在120℃下保温12-48h。
9.根据权利要求8所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述人工时效为在120℃下保温24h。
10.根据权利要求8所述的一种提升7xxx铝合金耐腐蚀性能的热处理方法，其特征在于：所述第一次水冷、第二次水冷的转移时间均小于3s。
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