[发明专利]一种7075铝合金板材蠕变时效成形方法

说明书

本发明公开了一种7075铝合金板材蠕变时效成形方法，其方法的步骤包括：(1)将2～40mm厚的7075铝合金板材在466～480℃进行30～90分钟的固溶处理，然后水淬，随后进行1～5％的预变形，最后进行80～120℃，6～24小时的人工时效处理；(2)进行回归处理，回归处理的温度为160～200℃，保温时间为20～180分钟，然后进行室温水淬；(3)将回归处理后的板材进行1～5％的预变形，然后将板材置于模具中并固定；(4)进行蠕变时效成形，蠕变时效成形温度为120～160℃，外加应力为200～260MPa，成形时间为12～24小时；(5)从模具中卸载板材。利用本发明方法处理7075铝合金板材，在保证铝合金板材强度的同时，可有效提高7075铝合金板材的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种7075铝合金板材的蠕变时效成形方法，属于有色金属材料加工工程技术领域。

技术背景

7075铝合金属可热处理强化的高强度铝合金，具有较高的强/重比、良好的热加工性以及高疲劳韧性等优点，成为了现代航空航天装备的关键材料，被广泛用于飞机机翼壁板以及机身蒙皮的制造。近年来，飞机结构件不断向轻量化，长寿命，高可靠性方向发展，服役性能也逐渐地趋于极端化，因此对成形技术提出了很高的要求。整体壁板制造技术是近年来航空航天件的研究热点，蠕变时效成形方法是制造复杂带筋和变厚度整体壁板的理想技术。采用该方法制造的变厚度大尺寸整体壁板具有成形精度高、残余应力小、制造周期短等优点，同时可显著降低生产成本。研究表明，7075铝合金的主要强化相为η′相(MgZn₂)，仅采用人工时效和蠕变时效方法，虽然可获得较高的屈服强度，但是合金耐腐蚀性能较差。通常采用多级时效制度处理的7075铝合金具有良好的韧性和耐蚀性时，但是其强度下降了10～15％。上述方法制备的合金构件均无法满足实际服役要求，并且在成形过程中存在残余应力高、成形周期长等缺点。因此急需一种适合于7075铝合金板材蠕变时效成形的新方法，以期在整体壁板成形过程中获得良好的形/性协同发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合7075铝合金板材整体成形的蠕变时效方法，解决了目前整体壁板成形过程中的形/性协同发展、同时提高力学性能和抗腐蚀性能的瓶颈问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通过调控7075铝合金的晶内时效强化相、晶界无析出带的蠕变时效成形方法。该方法的具体步骤为：

步骤1：对2～40mm厚的7075铝合金板材在466～480℃温度条件下进行30～90分钟的固溶处理，然后水淬，随后进行1～5％的预变形，最后进行80～120℃，6～24小时的人工时效处理；

步骤2：对经过步骤1处理后的合金板材进行回归处理，回归处理的温度为160～200℃，保温时间为20～180分钟，然后进行室温水淬；

步骤3：对经过步骤2处理后的合金板材进行1～5％预变形，然后将板材置于模具中并固定；

步骤4：对经过步骤3处理的合金板材进行蠕变时效成形，蠕变时效成形温度为120～160℃，外加应力为200～260MPa，成形时间为12～24小时。

步骤5：从模具中卸载板材。

本发明在热处理中有以下考虑：通过固溶、淬火、预变形和人工时效处理，消除残余应力，同时在合金中引入部分位错，使得合金中时效强化相充分形核，在人工时效后合金晶内获得细小弥散的沉淀相，晶界处获得尺寸较大并连续分布的沉淀相；回归处理中，合金晶内细小弥散的强化相重新溶解到基体中，晶界析出相发生粗化；通过第二次预变形，板材内部残余应力得到释放，同时引入部分位错。蠕变时效处理中，晶内沉淀相重新析出，晶界沉淀相进一步粗化，时效温度和外加载荷的改变可调控强化相的析出状态，促使合金晶内析出相呈细小弥散分布的特征，而晶界析出相表征为不连续分布状态。这种处理方式很好地调控了析出相的析出行为，在保证强度的同时，有效地提高了铝合金板材的耐腐蚀性能。