[发明专利]一种耐疲劳损伤航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3铝合金热处理方法

说明书

本发明涉及一种耐疲劳损伤航空蒙皮用Al‑Cu‑Mg T3铝合金热处理方法，包括连续进行的四个阶段，依次为升温退火段，等温退火段，固溶处理段和冷却段，升温退火阶段的处理步骤如下：将总长度为10～30m的卷状材料放入到升温退火炉中，之后将以0.25～2K/s的升温速率将升温退火炉的炉内温度提升到280～400℃，之后以0.25～1m/s的放卷传送速度送入等温退火炉中；本发明通过分段连续式热处理统筹协调调控合金中的晶粒尺寸、织构、残余第二相三个最主要的微结构特征；三管齐下，进一步提高航空用蒙皮Al‑Cu‑Mg T3铝合金板材的疲劳性能。

技术领域

本发明涉及材料处理领域，尤其涉及一种耐疲劳损伤航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3铝合金热处理方法。

背景技术

Al-Cu-Mg-T3铝合金具有较高强度、优良的断裂韧性和耐疲劳损伤性能，被波音、空客等航空巨头广泛应用于制备大型客机的机身框架、翼梁、机身蒙皮材料等领域。其主要元素是Al、Cu和Mg，辅助元素有Mn，Ti等，还包括少量的Fe和Si杂质元素，其合金的主要强化相为S相(Al2CuMg)。

从上世纪五十年代开始，Al-Cu-Mg已经从2024发展至2524甚至2624，主要是通过进一步控制Fe、Si杂质含量来进一步提升性能。为了适应更高的适航标准，相比于早期2024-T3合金，新一代的2524-T3合金的在性能上有较大幅度提升，如断裂韧性增加了15～20％，疲劳寿命增加了30～40％，抵抗裂纹扩展的能力提高了一倍，且合金的强度和耐蚀性能没有明显的降低。

面对新的国防安全需求，大型飞机的国产化刻不容缓，鉴于此，国内开始了高耐疲劳损伤Al-Cu-Mg T3铝合金材料的自主研发，其成分为(Cuwt％＝4.0～4.5,Mgwt％＝1.2～1.6,Mnwt％＝0.45～0.7,Fewt％≤0.12,Siwt％≤0.06)；迄今为止，国内相关牌号2E12在常规力学性能上已经和国外2524相当，但是耐疲劳损伤方面任存在差距。

铝合金的疲劳行为比较复杂；概括起来，疲劳性能主要与第二相，晶粒尺寸，晶粒织构等微结构特征有关；从单因素以及定性的角度来看，较大的晶粒尺寸，增大Cube、Goss等有益织构的含量，或者降低残余第二相的含量均有助于降低稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率；但是，单一微结构特征的调控已经不能够满足日益增长的性能需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐疲劳损伤航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3铝合金热处理方法，通过分段连续式热处理统筹协调调控合金中的晶粒尺寸、织构、残余第二相三个最主要的微结构特征；三管齐下，进一步提高航空用蒙皮Al-Cu-Mg T3铝合金板材的疲劳性能。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种耐疲劳损伤航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3铝合金热处理方法，包括连续进行的四个阶段，依次为升温退火段，等温退火段，固溶处理段和冷却段，升温退火阶段的处理步骤如下：将总长度为10～30m的卷状材料放入到升温退火炉中，之后以0.25～2K/s的升温速率将升温退火炉的炉内温度提升到280～400℃，之后以0.25～1m/s的放卷传送速度送入等温退火炉中。

优选的，等温退火阶段的处理步骤如下：经过升温退火后进入到等温退火炉中的板材，在炉内温度为300～400℃的等温退火炉中停滞20～40min，然后以0.25～5m/s的速度传送到固溶炉中。

优选的，固溶阶段的处理步骤如下：经过等温退火后进入到固溶炉中的板材，在炉内温度为495～515℃的固溶炉中停滞5～120min,然后以0.25～5m/s的速度传送到冷却室，进行冷却处理，冷却段采用循环室温水进行淬火，淬火时间不超过7s，之后将其取出收卷。

本发明的有益效果为：