[发明专利]一种提高7022铝合金性能的固溶处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种7022铝合金的处理工艺，特别涉及一种提高7022铝合金性能的固溶处理工艺。

背景技术

铝的应用在金属中十分广阔，仅次于钢铁，而且含量排位在首位的金属元素，因而被称为第二大类金属材料。7B50铝合金市场前景好、技术含量高、有发展后劲、能形成产业并对我省产业结构调整发挥重要作用。同时能保持性能、经济、环境、资源的协调平衡。是世界范围内推广和发展的方向，具有重要的社会效益和环境效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种提高7022铝合金性能的固溶处理工艺，以获得性能更加优异的7022铝合金。

本发明的技术方案是：一种提高7022铝合金性能的固溶处理工艺，7022合金按成分Al-5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-0.23Cr配料，其中合金元素Zn,Mn,Cu,Mg,Cr以中间合金形式加入，7022合金的熔炼温度控制在700-740℃，采用0.2%-0.4%六氯乙烷精炼,静置10-15min后浇入铁模中，先在462e保温24h,再以0.5e/h的升温速度升至470e,然后空冷，铸锭预热温度为400-430℃,挤压变形系数为9,后进行强化固溶:466℃保温2h后,再以4e/h升温至476e,室温水淬，淬火后立即进行T6人工时效,即120℃保温24h后即得。

本发明的有益效果：（1）将7022合金固溶组织与力学性能相对照,可见该合金的力学性能与固溶程度密切相关。粗大的第二相颗粒完全溶入基体中,既消除了大尺度的断裂源,同时也增加了析出强化相的数量,这必然导致合金力学性能的显著提高。（2）7022合金在共晶温度时处于单相固溶区内,其成分远离极限溶解度曲面,因此非平衡凝固过程形成的共晶数量较少。采用强化均匀化和强化固溶处理后,7022合金的断裂强度和屈服强度均有较大幅度的提高,同时仍能保持延伸率基本不变，固溶程度的提高和固溶组织的改善是提高力学性能的根本原因。

具体实施方式

7022合金按成分Al-5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-0.23Cr(质量分数,%)配料。其中合金元素Zn,Mn,Cu,Mg,Cr以中间合金形式加入。7022合金的熔炼温度控制在700~740℃。采用0.2%-0.4%六氯乙烷(C2Cl6)精炼,静置10-15min后浇入直径45mm的铁模中。在传统的常规均匀化工艺基础上,采用强化均匀化。对于7022合金,先在462e保温24h,再以0.5e/h的升温速度升至470e,然后空冷。挤压变形在500t压机上进行,挤压前铸锭预热温度为400-430℃,挤压模直径为45mm,挤压嘴直径为15mm,变形系数为9,适当控制挤压速度以保证变形组织的均匀性。

挤压变形组织的强化固溶及时效处理

分别采用常规固溶和强化固溶两种处理制度。对于7022合金,常规固溶:466℃保温2h;强化固溶:466℃保温2h后,再以4e/h升温至476e,室温水淬。淬火后立即进行T6人工时效,即120℃保温24h。

用光学显微镜观察铸锭均匀化前后以及挤压态固溶后再时效的显微组织特征,并用Instron8032万能电子拉伸仪检测合金的强度和延伸率。

铸态7022合金的晶内、晶界处均存在较多的粗大第二相,尤其是沿晶界处连续分布着共晶组织。共晶化合物相为S(CuMgAl2)和T(AlZnMgCu)。这种共晶相严重影响合金的强度和塑性。经过高温长时间强化均匀化处理,第二相的数量、尺寸有所减少,但共晶相仍只能部分溶入基。均匀化处理后的铸坯经热挤压变形后,采用7022合金常规的固溶条件处理,仍保留了部分粗大第二相粒子。这说明常规条件下7022合金的均匀化和固溶处理是不彻底的。在常规固溶处理的基础上,逐步升温固溶,直至超过多相共晶温度(475℃)。升温固溶的合金中绝大部分粗大的第二相已溶入A(Al)基体,且无形成过渡液相和过烧组织的迹象。这说明传统的固溶温度极限多相共晶点是可以突破的,这为提高铝合金共晶相的固溶程度提供了简易方法。

（1）将7022合金固溶组织与力学性能相对照,可见该合金的力学性能与固溶程度密切相关。粗大的第二相颗粒完全溶入基体中,既消除了大尺度的断裂源,同时也增加了析出强化相的数量,这必然导致合金力学性能的显著提高。

（2）7022合金在共晶温度时处于单相固溶区内,其成分远离极限溶解度曲面,因此非平衡凝固过程形成的共晶数量较少。