[发明专利]改进7xxx系铝合金厚板组织与性能的强变形轧制方法

说明书

本发明公开了一种改进7xxx系铝合金厚板组织与性能的强变形轧制方法，包含以下步骤：(1)锭坯加热：将7xxx系铝合金锭坯放入热处理加热装置中，进行保温处理；(2)阶段I轧制：将加热好的锭坯快速转移至轧机进行轧制热变形，共1～3道次，单道次压下率控制在3～8％，轧制速度控制在0.5～3.5m/s；(3)阶段II轧制：单道次压下率控制在10～40％，共3～10道次，轧制速度控制在0.5～3.0m/s；(4)阶段III轧制：单道次压下率控制在6～15％，共1～3道次，轧制速度控制在0.5～2.5m/s；(5)完成步骤(4)，将坯料冷却至室温。本发明可以显著改进合金厚板的微观组织及其综合性能。

技术领域

本发明涉及铝合金变形加工技术领域，特别是7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu)铝合金的轧制变形方法；更具体地，本发明涉及一种改进7xxx系铝合金厚板组织与性能的强变形轧制方法。

背景技术

铝合金具有比重轻、易加工、制造成本低、综合性能良好、原材料资源丰富、可依托的基础工业实力强等特点，长期以来在航空航天、交通运输、武器装备等工业领域有着广泛的应用，是各种先进装备发展中不可缺少的重要支柱材料之一。在所有商用铝合金中，7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金属强度最高的一个系列，具有比强度高、综合性能优良、加工性能良好等突出特点；其主要产品形式包括板材、锻件、型材、丝材等，其中，板材产品特别是预拉伸厚板(厚度规格6mm以上)的占比最大、应用最为广泛。特别是，近年来伴随着飞机结构件大型化和整体化的发展趋势，7xxx系铝合金厚板被进一步用于取代成本高、综合性能一致性控制困难的锻件，大量应用于当代飞机的机身承力框和舱壁板、机翼翼梁和翼肋、翼身对接接头等制造，是世界各国航空航天工业中不可缺少的重要材料。

在7xxx系铝合金的各种产品形式中，厚板属于大规格产品范畴，通常需要采用大规格的方锭以及大功率的轧机、拉伸机等重大装备，7xxx系铝合金的轧制变形及其对晶粒组织均匀性控制难度很大，成为7xxx系铝合金产品不断向大规格化、高性能化方向发展所面临的主要技术难题。在超高强7xxx系铝合金厚板的传统轧制生产过程中，为避免开裂、并保证板材芯部充分变形，单道次变形量一般不超过15％、而总变形量须达到80％以上。以此推算，轧制150～200mm厚度的7xxx系铝合金厚板，所需铸锭厚度至少要达到750mm以上，铸锭制造难度极大。而且，对于超高强铝合金大规格铸锭的热轧变形，往往存在着在轧制初始阶段变形很难深入内部、厚度方向上组织性能严重不均匀等技术问题。因此，如何利用现已更新换代的先进装备条件、对7xxx系铝合金厚板轧制热变形过程进行准确调控，实现对厚板晶粒组织均匀性控制，以提升7xxx系铝合金厚板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系铝合金厚板组织与性能的强变形轧制方法，可以实现对7xxx系铝合金厚板轧制热变形过程的准确调控，能显著改进合金厚板组织的均匀性及其综合性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改进7xxx系铝合金厚板组织与性能的强变形轧制方法，所述方法主要包含以下工艺步骤：(1)锭坯加热(使铸锭充分热透，并回溶大部分铸锭在均热冷却过程中的脱溶析出相)：将7xxx系铝合金锭坯放入热处理加热装置中，进行保温处理，温度控制在420～450℃，时间控制在4～24h；(2)阶段I轧制(小压下量控温轧制，改善锭坯成形性)：将加热好的锭坯快速转移至轧机进行轧制热变形，坯料表面温度控制在395～420℃，共1～3道次，单道次压下率控制在3～8％，轧制速度控制在0.5～3.5m/s；(3)阶段II轧制(大压下量控温轧制，调控组织均匀性)：坯料表面温度控制在380～410℃，单道次压下率控制在10～40％，共3～10道次，轧制速度控制在0.5～3.0m/s；(4)阶段III轧制(中压下量控温轧制，控制板型和尺寸精度)：坯料表面温度控制在355～375℃，单道次压下率控制在6～15％，共1～3道次，轧制速度控制在0.5～2.5m/s；(5)完成步骤(4)，将坯料冷却至室温。