[发明专利]一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺

说明书

技术领域：

本发明公开了一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，可有效改善超高强铝合金抗应力腐蚀性能，属于金属材料热处理技术领域，特别是铝合金热处理技术领域。

背景技术：

广泛用于飞机结构的Al-Zn-Mg-Cu系合金，经常在腐蚀性较强的环境下使用，但该系合金峰时效状态下应力腐蚀敏感性较高，严重影响了合金使用的安全性和可靠性。为了充分发挥超高强铝合金的强度优势，必须在保持合金强度的同时提高其抗应力腐蚀性能。

为了提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的抗应力腐蚀性能，1961年美国铝业公司开发了T73双级过时效制度，减少了应力腐蚀和剥落腐蚀的敏感性，但由于晶内强化相粗化，使强度降低10～15％。同年又开发了T76制度，过时效程度比T73轻，目的是提高材料的抗剥落腐蚀能力。为了兼顾强度和抗应力腐蚀性能，还开发了T736(后来命名为T74)制度，其时效程度介于T76和T73之间。这些热处理工艺在提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的SCC性能的同时，强度都有不同程度的损失。

1974年以色列飞机公司的B.Cina提出了一种三级时效工艺枛回归再时效(RRA)处理工艺。这种热处理工艺是将峰时效状态合金在较高温度下保温较短时间，使得晶内析出相溶解，晶界析出相发生粗化并呈不连续分布，然后再进行一次T6处理，使回溶溶质原子重新析出，合金恢复T6状态强度，同时晶界析出相进一步粗化，从而使合金获得相当于T6状态的强度和T73状态的抗应力腐蚀性能。但该工艺第二级时效时间很短，只有几秒到几十秒，无法满足工业化生产的需要。

1989年美国铝业(Alcoa)公司针对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金7150的板材和挤压件开发了一种新型的T77热处理，随后又将这种热处理状态应用于7055合金。波音777客机上就采，用了7055-T77厚板，从而使RRA处理工艺开始步入实用阶段。但采用常规的RRA处理工艺合金在第一级时效后要出炉进行水冷，随后再重新升温进行回归处理，浪费了很多的能源，降低了设备利用率，增加了产品的生产成本，而且淬火过程中出现的残余应力，会提高应力腐蚀敏感性，使合金在服役过程中产生变形，尺寸精度得不到保证，限制了合金的使用

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、生产成本低的超高强铝合金回归再时效热处理工艺，在保持超高强铝合金强度不降低或有所提高的基础上，有效提高合金抗应力腐蚀性能。

本发明一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤：

第一步：铝合金常规固溶处理

第二步：按T6工艺参数进行峰值时效及高温回归处理：

将第一步固溶处理后的铝合金按T6工艺进行峰时效，然后以1℃～10℃/分钟的升温速率随炉直接加热至170℃～200℃，保温30分钟～120分钟后，水淬，进行高温回归处理；

第三步：按T6工艺参数再时效强化：

将第二步所得铝合金按T6工艺再进行峰值时效，出炉空冷。

本发明中，所述水淬冷却介质为冰水或室温水。本发明由于采用上述工艺方法，从控制时效热处理工艺出发，首先进行峰值时效，使晶内和晶界析出细小弥散的GP区和η′相。接着优化回归工艺，不进行出炉淬火处理，转而随炉以一定的升温速率升温并保温一段时间，进行高温回归处理，使较小尺寸的析出相重新回溶到基体中，而较大尺寸的析出相则长大粗化，然后中断高温时效，进行再次时效，使晶内析出相重新析出，以获得类似T6状态的强度性能，同时尽可能使晶界析出相粗大，不连续并减少合金中位错的密度，从而在不降低峰值强度的基础上，显著的改善超高强铝合金抗应力腐蚀性能。与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

(1)通过优化热处理工艺，免去高温回归前的冷水淬火，减少合金构件内部因淬火产生的残余应力。

(2)简化了热处理工序，提高了热处理设备利用率，大量降低了生产能耗，节约了生产时间，节省了生产成本。

(3)采用连续升温回归方式，降低回归过程中合金内部温度梯度差，可以实现工业化大尺寸构件的热处理。

(4)采用本发明工艺方法，获得的超高强铝合金基体中的溶质原子以GP区和亚稳相的形式析出，使合金强度接近或达到峰时效强度；而在晶界形成断续分布的粗大平衡相，使之在保持超高强铝合金强度不降低的基础上，提高了合金的电导率水平和抗应力腐蚀性能。

(5)通过改善超高强铝合金的应力腐蚀性能，进一步提高了合金构件的安全可靠性，延长了构件的使用寿命，扩大了铝合金的使用范围。