[发明专利]一种改进7xxx系变形铝合金组织与性能的固溶热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金热处理技术领域，特别是7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu)铝合金的热处理方法；更具体地，本发明涉及一种改进7xxx系变形铝合金组织与性能的固溶热处理方法。

背景技术

7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金是典型的热处理可强化铝合金，合金坯料的固溶处理是使合金获得理想均一组织及优良综合性能的关键工艺环节之一。7xxx系铝合金加工材的综合性能，取决于经过人工时效热处理以后，其内部最终形成的时效沉淀强化相的数量与分布；而时效沉淀强化相数量，又直接与固溶热处理以后所得到的合金固溶体的过饱和程度成正比关系，因此需选择合理的固溶热处理条件，在保证微观组织不过烧的条件下，尽可能消除各种残留第二相、使强化元素充分回溶到合金基体之中，同时还要控制合金基体的晶粒尺寸及形态，为后续析出数量最大、形态与分布合理的时效沉淀强化相创造最有利的条件。

固溶热处理是将合金在低于固相线温度的合理温度进行一定时间的保温后进行淬火，以形成过饱和固溶体。随固溶温度的升高和保温时间的延长，7xxx系铝合金中残留相的溶质元素Zn、Mg、Cu等固溶到铝基体中，富Fe相等难溶相的棱角也会发生一定程度的钝化，残留相的尺寸及数量有所减小，可避免大块残留相对合金强度及断裂韧性的不利影响；同时，由于满足能量和形核条件，合金中亚晶及再结晶晶粒长大，再结晶程度随固溶温度升高和时间延长而增大，会对合金的强度、断裂韧性、耐剥落腐蚀及抗应力腐蚀等综合性能产生不利影响。因此，选择合理的固溶工艺以获得最大程度的过饱和固溶体及最小程度的再结晶比例成为各国材料学者追求的目标。近年来，国内外为此开展了相关的双级或多级固溶热处理方法研究，经现有方法处理的7xxx系铝合金的组织仍不够十分理想，要么第二相回溶充分、晶粒粗长大明显、再结晶比例高，要么再结晶比例低、晶粒细小、第二相回溶不充分，而且部分方法不易操控、易发生过烧现象。如何根据合金特点、对7xxx铝合金坯料固溶处理过程进行准确调控，实现对材料晶粒组织与第二相分布的合理调配，以提升合金组织均匀性及其综合性能显得至关重要，已成为当前7xxx系铝合金研究领域的技术难点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进7xxx系变形铝合金组织与性能的固溶热处理方法，可以针对合金成分特点、充分调控合金中第二相与晶粒组织的演变，能显著改进合金组织的均匀性及其综合性能。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种改进7xxx系变形铝合金组织与性能的固溶热处理方法，所述方法主要包含以下工艺步骤：(1)第一级(变形储能充分缓慢释放)：将7xxx系变形铝合金坯料放入热处理加热炉中，由室温升温至T₁进行保温处理，保温用时t₁，其中，300℃≤T₁≤400℃，1h≤t₁≤16h；(2)第二级(低熔点相充分回溶)：即由温度T₁升温至T₂进行保温处理，保温用时t₂，其中，420℃≤T₂≤465℃，0.5h≤t₂≤8h；(3)第三级(高熔点相充分缓慢回溶)：即由温度T₂连续缓慢升温至T₃，升温用时t₃，其中，465℃≤T₃≤495℃，0.5h≤t₃≤20h；(4)完成步骤(3)之后将合金坯料由T₃温度利用淬火介质迅速冷却至90℃以下。需要说明一下，由室温升温至温度T₁，再由温度T₁升温至T₂，在这两过程中，一般对于升温时间没有限定，只有到了优选技术方案再限定，如：由温度T₁升至T₂的升温速率小于3℃/min；在这上述两过程中，需要保温，保温时间分别为1h≤t₁≤16h、0.5h≤t₂≤8h；而在第三级由T₂连续升温至T₃，升温用时t₃，没有保温，立即利用淬火介质迅速冷却至90℃以下。