[发明专利]降低喷射成形7055铝合金锻件应力的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属的热处理技术，具体是一种降低喷射成形7055铝合金锻件应力的热处理方法。

背景技术

7055铝合金是以Zn为最主要强化合金元素的7XXX系（Al-Zn-Mg-Cu）铝合金，其Zn含量最高，具有密度小、强度高、塑性好等优点，是当前广泛使用的高强度高韧性铝合金。采用喷射成形工艺生产的7055铝合金，具有晶粒精细、组织均匀致密、无宏观偏析等优点。为提高合金强度、韧性和抗腐蚀开裂等综合性能，许多热处理工艺如T6、T73、T76、T74、T77被相继开发出来。但这些热处理工艺均适用于7055铝合金挤压件，目前在国内外还没有制定7055铝合金锻件热处理工艺相关标准。

在一些以喷射成形7055合金锻件为毛坯的大型工件的制造过程中，对锻件采用了T6、T73、T76、T74、T77热处理制度后，虽然锻件的强度、塑性等综合性能比传统铸造铝合金有了明显的提高，但锻件内部仍然积聚了大量的内应力，因而使得压气机箱体在后续精加工成型和寿命测试过程中均产生开裂现象。显然现有的针对7055铝合金挤压件的热处理制度，不能充分消除喷射成形7055铝合金锻件尤其是复杂形状锻件的残余内应力，锻件的抗应力腐蚀开裂性能及抗疲劳性能较低，不仅加工性较差，也难以满足一些高性能工件较长使用寿命的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够降低喷射成形7055铝合金锻件的残余应力，在维持较高综合性能的基础上，解决锻件在后续加工过程中的开裂现象，可提高锻件的抗疲劳性能，延长工件使用寿命的降低喷射成形7055铝合金锻件应力的热处理方法。

本发明的降低喷射成形7055铝合金锻件应力的热处理方法是：将7055铝合金喷射成形锭坯为材料的锻件进行热处理，热处理步骤依次为，

a.三级固溶处理：第一级固溶：温度440～455℃，保温1～2.5小时；第二级固溶：温度465～480℃，保温1～2.5小时；第三级固溶：温度440～455℃，保温1～2.5小时；淬火：水温75～85℃，淬火后空冷；

b.双级时效处理：第一级时效：温度115～125℃，保温5～7小时；第二级时效：温度150～170℃，保温7～8小时。

本发明具有以下有益效果：

1）采用三级固溶处理，通过延长固溶时间，高低温结合的分级固溶方式，不仅使合金化元素充分的溶解到基体中，提高了固溶体的过饱和度，有利于提高后续的时效效果，增强材料的强度，而且固溶处理时，材料内部因塑性变形和机械加工而积聚的能量（点缺陷，位错缠结）得到释放，有效地降低了材料的内应力，提高了材料的塑性。采用较低的最终淬火工件温度，并配合较高的淬火介质温度，减小淬火温度差，降低了淬火的速率，从而缓解锻件在淬火过程中的温度场，有效地降低锻件的内应力；

2）采用双级时效处理，低温时效处理提高了材料的强度，高温时效处理进一步降低材料的内应力，提高了抗应力腐蚀开裂和抗疲劳性能。

经实际产品测试，通过三级固溶以及双级时效处理的结合，喷射成形7055铝合金锻件的综合性能有了极大的提高，有效解决了锻件在加工和寿命测试中应力开裂的问题，寿命测试中，寿命考核已经超过3000小时。

具体实施方式

实施例：

将7055铝合金喷射成形锭坯经车皮后挤压（挤压比9.6）成Φ210mm棒材，按工件要求尺寸下料后锻造成型为空间站压气机箱体毛坯，对锻件进行热处理，热处理步骤依次为：

a.三级固溶处理，即，室温2小时升至450℃，450℃保温2小时，0.5小时升至470℃，470℃保温2小时，设定炉温450℃，450℃保温2小时，淬火水温80℃，淬火后空冷；

b.双级时效处理，室温1.5小时升温至120℃，120℃保温6小时，1小时升温至160℃，160℃保温7.5小时，出炉冷却至室温。

上述实施例中喷射成形7055锻件的各项性能均满足空间站压气机箱体用材料的各项技术指标。

其箱体各项性能与任务技术指标对比见表1：

表1

其开裂情况与寿命测试结果对比见表2

表2