[发明专利]一种高强铝合金的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属的热处理工艺，尤其涉及一种高强铝合金的一种热处理工艺。

背景技术

近年来，Al-Zn-Mg-Cu高强变形铝合金在航空、航天、兵器和交通等行业等领域得到了广泛应用，特别是对轻量化程度要求高的重要结构件，大多数采用变形铝合金制造，并对其进行热处理以获得高的强韧性。

时效热处理可以改变铝合金中的析出相的类型、尺寸大小、数量和分布，从而影响Al-Zn-Mg-Cu铝合金的综合力学性能及抗腐蚀性能，其中晶内析出相特征是控制合金强度的主要因素。晶内析出相尺寸小密度高且不易被位错切割，有利于提高合金的强度；晶界析出相特征主要影响合金的塑性、韧性和抗腐蚀性能，晶界析出相数量少、尺寸小和不连续分布均有利于提高合金的塑性、韧性和抗腐蚀性能。因此，如何控制热处理过程中晶内和晶界析出相的特征，对于提高合金综合力学性能与抗腐蚀性能有重要意义。

Al-Zn-Mg-Cu系高强度铝合金，在淬火和人工时效状态下具有两个显著特点：(1)屈服强度接近抗拉强度，强度储备不够；(2)抗腐蚀性能差。以上两点制约了该系列合金的广泛工业应用。因此，在保持高强度的同时，改善合金的强度储备和抗腐蚀性能成为该系列合金的难点。

发明内容

本发明的目的是为了解决Al-Zn-Mg-Cu铝合金强度高，强度储备不够且抗腐蚀性能较差的问题，采取逐级降温三级时效工艺，在使合金保持较高抗拉强度的同时，具有较好的强度储备和抗腐蚀性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

对高强铝合金依次进行固溶处理、一次淬火处理、第一级高温短时时效处理、二次淬火处理、第二级中温短时时效处理、三次淬火处理、第三级低温长时时效处理。

本发明提供的改善高强铝合金综合力学性能并提高其抗腐蚀性能的热处理工艺，固溶处理的工艺参数为——温度460～490℃，时间30～180min。淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水(淬火转移时间不超过0.5min)。

本发明提供的改善高强铝合金综合力学性能，并提高其抗腐蚀性能的热处理工艺，第一级高温短时时效处理的工艺参数为温度150～190℃，时间10～30min。淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水(淬火转移时间不超过0.5min)。

本发明提供的改善高强铝合金综合力学性能，并提高其抗腐蚀性能的热处理工艺，第二级中温短时时效处理的工艺参数为温度110～140℃，时间10～30min。淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水(淬火转移时间不超过0.5min)。

本发明提供的改善高强铝合金综合力学性能，并提高其抗腐蚀性能的热处理工艺，第三级低温短时时效处理的工艺参数为——温度60～100℃，时间1200～2400min。空冷至室温。

本发明的积极效果：

本发明在不降低高强度铝合金抗拉强度的基础上，改善了合金的综合力学性能且提高了其耐腐蚀性。

本发明所采用的热处理工艺已经实现工业应用。

具体实施方式

实验环境：室温

实验设备：普通热处理炉、淬火水槽(水温为室温)

实验材料：7A04铝合金(成分如表1所示)、直径70mm棒材

表17A04铝合金成分

热处理过程共分四步进行：

第一步，对7A04铝合金进行固溶处理，使温度保持在465～480℃，放入试样，当到达固溶温度时开始计时，保温1h，然后迅速水淬(淬火转移时间不超过0.5min)；

第二步，对7A04铝合金进行第一级人工时效处理，将炉温保持在160℃，放入试样，当到达第一级时效温度时开始计时，保温15min，然后迅速水淬(淬火转移时间不超过0.5min)；

第三步，对7A04铝合金进行第二级人工时效处理，将炉温保持在120℃，放入试样，当到达第二级时效温度时开始计时，保温15min，然后迅速水淬(淬火转移时间不超过0.5min)；

第四步，对7A04铝合金进行第三级人工时效处理，将炉温保持在85℃，放入试样，当到达第三级时效温度时开始计时，保温36h，出炉后空冷至室温。

另外实施普通峰值时效工艺与双级时效工艺进行比较。普通峰值时效工艺为120℃/24h；双级时效工艺为120℃/3h和160℃/3h。

三种工艺的拉伸力学性能与冲击性能比较结果见下表2。

表2不同时效处理7A04铝合金的力学性能