[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效方法。

背景技术

CINA于1974年针对Al-Zn-Mg-Cu合金提出三级过时效(回归再时效)工艺，经三级过时效处理后，合金晶内、晶界组织分别与T6、T7态相似，使合金在保证较高强度的同时拥有良好的抗应力腐蚀性能。常规三级过时效处理要求较高的第二级时效温度和极短的时效时间，导致厚截面构件心部的预析出第二相回溶不充分，造成厚度方向析出组织的不均匀性，因此限制了铝合金厚截面构件的三级时效热处理性能，若降低第二级时效温度或者延长第二级时效时间，则又造成预析出相回溶效果不理想或者严重粗化的问题。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件是具有代表性的航空高性能铝合金制品，该类制品力学和腐蚀性能均匀性的突破对满足我国大飞机工程急需的超强高韧铝合金大尺寸厚截面构件起着关键作用。Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的性能均匀性的研究应综合考虑以下两个方面：(1)保证厚截面构件依然拥有较高的力学性能和抗腐蚀性能；(2)降低性能的各向异性，特别是减小厚向性能的不均匀性。

发明内容

针对现有的常规三级过时效热处理的缺陷和不足，本发明从预时效和第二级时效加热速率的优化匹配出发，利用晶界优先析出机制，首先通过欠时效的预时效处理，在保证晶界仍析出粗大η相的前提下，使晶内析出较T6峰时效态更为细小弥散的非平衡相，接着以慢速升温速率升温并至第二级温度保温，进行高温回归处理，达到控制晶内、晶界析出相尺寸以及其在厚截面构件高向的优化分布，保证厚截面铝合金制品的力学和腐蚀性能，并有效提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的高向性能均匀性。

本发明通过以下技术方案实现：一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效时效工艺，包括以下步骤：

步骤一：对待处理的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件进行固溶处理后按照低于峰值强化效果的欠时效进行第一级时效处理；

步骤二：将经第一级时效处理后的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件直接慢速加热至170-220℃后再保温30-180min进行第二级时效处理，第二级时效后进行淬火；

步骤三：将经第二步处理后的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件再按照峰时效进行第三级时效处理，然后随炉冷或者出炉空冷。

所述的一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效方法，所述步骤一中第一级时效处理为在60℃-110℃保温20-24h。

所述的一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效方法，所述步骤二中的慢速加热的速率为1-5℃/min。

所述的一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效方法，所述步骤二中第二级时效后的淬火处理为20℃-25℃的室温水淬火或直接炉冷至第三级时效处理的温度。

所述的一种Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件的三级时效方法，所述第三级时效处理为在120℃保温24h。

发明人在研究中发现，第二级加热速率对后续热处理组织的影响强烈依赖于第一级时效析出组织。峰时效处理的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金预时效组织为η′相与一部分η平衡相，较低的第二级时效加热速率将导致预时效析出相的粗化，使第二相的回溶体积分数减小，第三级时效析出动力不足且晶内析出相粗大，严重降低Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的力学性能。为解决均匀性提高而性能下降之间的矛盾，本发明提出欠时效预处理与第二级慢速加热时效相结合的三级过时效制度。其原理是利用晶界优先析出机制，通过第一级欠时效处理在晶内形成细小弥散分布的η′相和GP区的优化组合，同时保证晶界析出粗大的η平衡相。第二级慢速加热中晶内相回溶分数增大且粗化有限，而晶界析出相的离散和粗化不受影响，从而保证Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金厚截面构件力学和腐蚀性能，并提高组织及性能的均匀性。

采用本发明的欠时效并慢速二级时效加热保温后再时效的三级过时效热处理制度，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的电导率(%IACS)高于传统三级热处理，其力学性能与传统三级热处理相当。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式