[发明专利]适应于高强铝合金厚板的热处理方法

说明书

技术领域

本方明涉及一种适应于高强铝合金厚板的热处理方法，属于铝合金热处理工艺技术领域。

背景技术

7×××系高强铝合金中厚板厚度大于60mm时，其轧制成形时总变形量及道次变形量要低于中厚板，采用目前普遍采用的高强铝合金热处理工艺，不同厚度部位存在一定的组织差异和性能差异的现象，限制了该类合金的应用范围。为了充分发挥高强铝合金的优势，需要在控制厚板组织均匀性，保持超高强合金强度不降低的基础上，进一步提高合金的断裂韧性。

7×××系高强铝合金是典型的时效强化型铝合金，通过合理的热处理使合金中形成大量的合理分布的沉淀析出相达到强韧化的目的。在现有合金的发展演变过程中，为保证或提高合金的强度，常提高合金元素的含量，而常规的固溶处理很难使析出相充分回溶，在可溶相未充分固溶的情况下，对合金的综合性能产生不利的影响。合金固溶后过饱和程度既与合金成分有关，也与固溶制度有关，因此对时效强化效果而言，提高固溶强度与增加合金元素含量的作用是类似的。

材料在进行固溶处理时，如果温度超过合金中低熔点共晶相的熔点或固相线温度时，就容易发生过烧，导致材料性能下降。而材料中的低熔点共晶相是一般多相共晶组合相，在高温时各相的溶解热力学和动力学条件不同，各相不会同时全部回溶，而是存在一定的回溶次序，当低熔点共晶相中某一相完全固溶后，剩余共晶相的共晶温度将会提高，此时即使温度达到或超过最初低熔点共晶相熔点也不会发生共晶复熔，而传统的单级固溶制度很难使合金组织中的析出相充分回溶，从而影响材料的性能。

对于一定成分的析出强化型铝合金，时效过程中造成的晶界和晶界析出相的性质、尺寸大小、分布状态以及形貌演变对合金强韧性有重要影响。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、密度高且不易被滑移位错切割，则有利于合金获得高强度；而晶界析出相特征则是影响合金韧性的关键因素，晶界析出相数量少，呈球状不连续分布有利于改善合金的韧性。因此如何控制时效过程中晶界和晶内析出相特征演变，使其呈最佳分布，对于提高合金强韧性发挥着至关重要的作用。

对于欠时效状态合金，由于过饱和溶质原子析出不充分，基体内强化相的密度低且尺寸小，晶界析出相体积分数也较少，因此合金的韧性较好而强度较低。

对于峰值时效状态合金，过饱和溶质原子充分析出，析出相体积分数提高且尺寸较大，合金的强度较高。但晶界的析出相体积分数也相应增加并呈连续分布，因此合金强度高而韧性较低。

近年来开发出的回归再时效热处理工艺是通过将峰值时效态的合金在较高温度(200～260℃)保温很短时间(几秒至几分钟)，使晶内强化相溶解，晶界析出相发生粗化并呈不连续分布，然后再进行一次峰值时效，使合金可以获得高的强度和较好的断裂韧性，但是该工艺回归时间很短，很难在实际工业中应用。且由于该方法需要对合金进行两次峰值时效，工艺相对复杂，能源消耗较大。

发明内容

本发明的目的是针对高强铝合金厚板不同厚度部位存在一定的组织差异和性能差异、强度较高而韧性差的问题，提供一种适应于高强铝合金厚板的热处理方法，对高强铝合金超厚规格板材的固溶热处理工艺和时效工艺进行调整，在控制厚板组织均匀性，保持超高强合金强度不降低的基础上，进一步提高合金的断裂韧性，扩大铝合金的应用范围。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

适应于高强铝合金厚板的热处理方法，包括以下步骤：

1)首先对热加工7×××系高强铝合金进行双级强制固溶处理，即先在400℃～450℃温度下进行一级固溶处理1～3小时，再在450℃～500温度下进行二级强化固溶处理4～6小时；

2)双级强制固溶后进行淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水；

3)淬火处理后在1～4h内进行预拉伸，预拉伸变形量在1％～3％；

4)进而进行高温短时时效处理，时效温度为120℃～190℃，时效时间为30min～150min；

5)高温短时时效处理后进行淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水；

6)最后再低温长时时效处理，时效温度为60℃～120℃，时效时间为18h～48h。

进一步地，上述的适应于高强铝合金厚板的热处理方法，其中，步骤2)中淬火转移时间小于10秒。

更进一步地，上述的适应于高强铝合金厚板的热处理方法，其中，步骤5)中淬火转移时间小于30秒。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：