[发明专利]一种喷射成形超高强铝合金的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金的热处理方法，特别涉及一种喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系合金的回归再时效热处理方法。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系合金是可热处理强化的高强铝合金，广泛应用与航空航天领域。一直以来，该合金采用传统的铸造、连续铸造等工艺制备，合金强度低于680MPa。直至上世纪90年代末，喷射成形技术被成功用于Al-Zn-Mg-Cu系合金的制备，由于喷射成形制备的合金在固溶度、晶粒度等方面都优于传统铸造工艺，因此获得了强度在730MPa以上的合金坯料，由此开辟出Al-Zn-Mg-Cu系合金材料制备的新阶段。加之Al-Zn-Mg-Cu系合金可热处理强化，利用T6峰值时效处理可提高合金的强度，却降低了合金的抗腐蚀性能。为改善合金的抗腐蚀性能，人们通过T73等过时效处理工艺，但却损失了合金的强度。为解决强度和抗腐蚀性能之间的矛盾，Cina提出回归再时效的三级时效处理工艺(US3856584)，该工艺是在T6峰值时效处理后加短时间的高温回归处理，然后再进行T6峰值时效处理，经过一次完整的回归再时效处理后，合金即可获得较高的强度，而且抗腐蚀性能得以改善。由于工艺的局限，回归再时效处理后，合金晶界析出相虽断续分布，较大程度改善了合金的抗腐蚀性能，但晶内尺寸较大析出相的数量较多，使合金强度不高于T6峰值时效处理水平，一定程度上限制了合金的强度。

发明内容

1、发明目的：针对现有喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系合金峰值时效、过时效以及传统回归再时效热处理技术的缺陷和不足，本发明者基于喷射态Al-Zn-Mg-Cu系合金传统回归再时效后晶内尺寸较大析出相的数量较多，一定程度上限制合金强度的现象，提出一种新型回归再时效处理工艺方法，该工艺周期短，生产能耗低，生产时间和生产成本得到节约，在大幅改善喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金抗腐蚀性能的基础上，进一步提升合金的强度。

2、技术方案：本发明技术方案为：欠时效预处理温度为120℃，保温时间为16h，欠时效预处理后升温至回归温度进行高温回归处理，回归温度为200℃或以上，保温时间随回归温度的升高而减少，高温回归处理后进行峰值时效再处理，峰值时效再处理按T6处理工艺参数进行，即温度为120℃，保温24h。

发明人研究发现，对于喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系合金，传统回归再时效工艺方法在T6峰值时效处理作为预时效处理后，晶内析出相体积分数已达最大；高温回归使得晶内的尺寸较小析出相回溶至基体，另一些尺寸较大的强化相长大，晶界强化相断开；再时效时，回溶至基体的溶质元素再次析出，一部分形成新的析出相，另一部分提供给在回归过程中未被回溶且长大的析出相继续长大，最终使得晶内强化析出相的数量和体积分数再次增加，使得合金再次强化。

而利用欠时效预处理+高温回归处理+峰值时效再处理（即本发明）在欠时效预处理后，晶内强化相体积分数并不高，且析出相尺寸小；但是，在高温回归处理过程中，由于晶内的析出相尺寸小，导致绝大多数析出相均被回溶至基体中，并且晶界析出相亦长成粗大和离散状使合金的抗腐蚀能力提升；峰值时效再处理时，析出相再次从基体中析出，且细小、弥散。加之回归过程较为充分，在此期间长大的晶内析出相相对较少，因此峰值时效再处理时后合金晶内大尺寸析出相较少，避免了析出相粗化长大而损失强化效果的发生，并且强化析出相的数量和体积分数增加，合金的强度增强，达到甚至超过T6峰值时效与传统回归再时效处理水平。

3、优点及效果：与现有时效热处理工艺相比，本发明的优点在于该回归再时效工艺能使喷射态Al-Zn-Mg-Cu系合金在保持晶界析出相粗化、离散分布，并达到显著过时效状态的同时，使合金的晶内析出相达到甚至超过峰值时效析出状态，获得比T6峰值时效处理与传统回归再时效处理更高强度。

采用本发明的回归再时效工艺处理过的试样，其电导率、剥落腐蚀程度和晶间腐蚀程度均与传统回归再时效处理的试样相当，与T73过时效处理的试样接近，其强度超过T6峰值时效处里和传统回归再时效处理后的试样。可见，经本发明的回归再时效工艺处理后的合金在保持抗腐蚀性能大幅度提升的前提下，合金的强度进一步得到提高。

附图说明:

图1是本发明工艺流程示意图；

图2是合金经过不同时效工艺处理后的拉伸性能和电导率

图3是合金经过不同时效工艺处理后的剥落腐蚀性能

图4是合金经过不同时效工艺处理后的晶间腐蚀性能

具体实施方式：