一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr錯(cuò)合金性 能的固溶時(shí)效工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] A1-Zn - Mg-Cu - Zr系鋁合金是一種可熱處理強(qiáng)化的超高強(qiáng)鋁合金，其強(qiáng)化熱處 理包括固溶淬火及隨后的時(shí)效。該系鋁合金的合金元素含量高、易偏析、鑄坯中未溶共晶相 多，熱加工后未溶相數(shù)目多，分布不均勻，未溶相顆粒會(huì)成為應(yīng)力集中和裂紋萌生之處，對(duì) 其斷裂韌性、疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕開裂性能均有顯著影響。采用適宜的固溶處理，將非平 衡凝固形成的多相組織盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w組織，充分發(fā)揮合金元素的有益作用，可以迸 一步提1?超1?強(qiáng)錯(cuò)合金的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種能進(jìn)一步提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性 能的固溶時(shí)效工藝。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工 藝，包括以下步驟： (1) 配料：合金原料為 99. 98%A1，99. 92%Zn，99. 9%Mg，Al - 2. 86%Sc，Al - 48% Cu和A1 - 40% Zr中間合金； (2) 熔煉鑄造； (3) 均勻化處理：溫度450~465°C，時(shí)間24h ; (4) 熱軋：溫度460°C，加熱時(shí)間lh，熱軋成型； (5) 退火； (6) 冷軋； (7) 固溶時(shí)效處理。
[0005] 優(yōu)選的，所述步驟（7)中所采用固溶處理：470°C X2h。
[0006] 優(yōu)選的，所述步驟（7)中采用三級(jí)時(shí)效工藝（RRA): 120°C X24h+170〇C Xlh+120°C X24h〇
[0007] 本發(fā)明有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用固溶處理和三級(jí)時(shí)效工藝，在保證 合金具有較高電導(dǎo)率（不小于37. 8% IACS)的條件下，合金綜合力學(xué)性能達(dá)到最好，抗拉 強(qiáng)度為596. 4MPa、屈服強(qiáng)度為578. 7MPa、延伸率為8. 6%。
【具體實(shí)施方式】
[0008] -種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝，包括以下步驟： (1)配料：合金原料為 99. 98%A1，99. 92%Zn，99. 9%Mg，Al - 2. 86%Sc，Al - 48% Cu和A1 - 40% Zr中間合金； (2) 熔煉鑄造； (3) 均勻化處理：溫度450~465°C，時(shí)間24h ; (4) 熱軋：溫度460°C，加熱時(shí)間lh，熱軋成型； (5) 退火； (6) 冷軋； (7) 固溶時(shí)效處理。
[0009] 優(yōu)選的，所述步驟（7)中所采用固溶處理：470°C X2h。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟（7)中采用三級(jí)時(shí)效工藝（RRA): 120°C X24h+170〇C Xlh+120°C X24h〇
[0011] 采用上述一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝，可以得出固溶 處理及時(shí)效對(duì)合金性能的影響，固溶溫度為460、470、480和490度，固溶時(shí)間120min，時(shí)效 工藝為120°C X24h時(shí)，可得出如表1所示的性能結(jié)果。固溶時(shí)間為40、80、120和160min， 固溶溫度為470度，時(shí)效工藝為120度X24h，可得出如表2所示的性能結(jié)果。由表1可知， 隨著固溶溫度的升高，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率都是先增大到峰值后逐漸減小。固溶態(tài) 下，470度時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度最高，分別為475. 3和448. 6MPa ;經(jīng)固溶及120 度X24h時(shí)效，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度的峰值點(diǎn)在固溶溫度為470度處，其峰值分別為613. 5 和571. 2MPa。固溶溫度繼續(xù)升高則其強(qiáng)度開始下降，屈服強(qiáng)度的變化趨勢(shì)跟抗拉強(qiáng)度相 似，伸長(zhǎng)率也有相似的規(guī)律，最大平均值分別為14. 9% (固溶態(tài)）、10. 7% (固溶態(tài)+T6)。 由表2可知，隨著時(shí)效保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率都有先增大到峰值然后逐漸減小 的趨勢(shì)。固溶態(tài)下，時(shí)效時(shí)間為120min時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度最高，分別為475. 3 和448. 6MPa ;經(jīng)固溶及120°C X24h時(shí)效，抗拉強(qiáng)度在固溶保溫時(shí)間為120min時(shí)達(dá)到峰 值，其峰值為613. 5MPa，固溶保溫時(shí)間超過120min后抗拉強(qiáng)度開始下降；屈服強(qiáng)度的峰值 點(diǎn)在固溶保溫時(shí)間160min處，其峰值為578. 5MPa。
[0012] 采用上述一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝可得出如表表3 所示的不同時(shí)效工藝對(duì)合金拉伸性能的影響，從表中可知，單級(jí)峰值時(shí)效時(shí)合金的抗拉強(qiáng) 度最高，經(jīng)RRA處理后抗拉強(qiáng)度，合金經(jīng)T73處理后，其力學(xué)性能大幅度下降，抗拉強(qiáng)度甌降 低了 88. IMPa，屈服強(qiáng)度降低了 70. 8MPa，這是由于T73過時(shí)效的程度更深，導(dǎo)致其性能下 降。應(yīng)力腐蝕抗力的變化與屈服強(qiáng)度無關(guān)，但是在應(yīng)力腐蝕與電導(dǎo)率之間卻是緊密相關(guān)的， 電導(dǎo)率越高，抗應(yīng)力腐蝕性能越好，因此可以用電導(dǎo)率來間接反映材料的抗應(yīng)力腐蝕能力。 取合金三種不同時(shí)效狀態(tài)（T6、T73、RRA)的試樣進(jìn)行測(cè)量，所得電導(dǎo)率平均值分別為：34. 1%IACS、40. 5%IACS、38. 4%IACS。從電導(dǎo)率的測(cè)量結(jié)果可知，單級(jí)時(shí)效的電導(dǎo)率比雙 級(jí)時(shí)效和三級(jí)時(shí)效都低得很多，而經(jīng)RRA處理和T73處理后試樣的電導(dǎo)率相差不多，可見， 三級(jí)時(shí)效在合金強(qiáng)度損失不大的前提下可以提高合金的電導(dǎo)率，從而提高合金的抗應(yīng)力腐 蝕性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr錯(cuò)合金性能的固溶時(shí)效工藝，其特征在于：包括以下步 驟： (1) 配料：合金原料為 99. 98%A1，99. 92%Zn，99. 9%Mg，Al- 2. 86%Sc，Al- 48%Cu和A1 - 40%Zr中間合金； (2) 熔煉鑄造； (3) 均勻化處理：溫度450~465°C，時(shí)間24h; (4) 熱軋：溫度460°C，加熱時(shí)間lh，熱軋成型； (5) 退火； (6) 冷軋； (7) 固溶時(shí)效處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝，其特 征在于：所述步驟（7)中所采用固溶處理：470°CX2h。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝，其特 征在于：所述步驟（7)中采用三級(jí)時(shí)效工藝（RRA) :120°CX24h+170°CXlh+120°CX24h。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金性能的固溶時(shí)效工藝，本發(fā)明采用470℃×2h固溶處理和120℃×24h+170℃×1h+120℃×24h三級(jí)時(shí)效工藝(RRA)，獲得Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金綜合性能達(dá)到最好抗拉強(qiáng)度為596．4MPa、屈服強(qiáng)度為578．7MPa、延伸率為8．6％，合金導(dǎo)電率38．4％IACS，抗腐蝕能力也大大提高。
【IPC分類】C22F1/04
【公開號(hào)】CN105441834
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410506430
【發(fā)明人】羅興婷
【申請(qǐng)人】羅興婷
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年9月28日