[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热处理方法

说明书

本发明提供了一种Al‑Zn‑Mg‑Cu高强铝合金的热处理方法，它涉及一种铝合金的热处理方法。本发明为保证高强铝合金的高强、高耐蚀特性，同时简化时效(T77)工艺，提出了非等温回归再时效的新型热处理方法，本发明的热处理方法包括：一、非等温回归：通过非等温升温，促进弥散相的预析出，同时在高温阶段熔断低温阶段形成的晶界连续析出相；二、快速冷却：非等温过程结束之后，通过一定冷却速度缩短合金高温阶段时间，减小析出相粗化，同时促进晶界连续析出相熔断；三、再时效：降温后高强铝合金转入低温炉进行低温时效，促进合金中高温阶段回熔的细小析出相的再次析出。本发明简化了热处理工序，缩短了热处理时间，降低了能耗。

技术领域

本发明涉及一种铝合金的热处理方法，具体涉及一种Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热处理方法。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金以其高强、高韧和高耐蚀等特性广泛应用于航空航天领域。当今航空航天领域要求飞机具有更高的性能，不断追求轻重量、高强度的目标。整体结构件能够大幅降低零件数量，缩短研发工作量和研制周期，减少装配工作量，提高结构强度，延长飞机使用寿命。因此，航空工业中大量结构件都采用了整体结构件，尤其是厚大尺寸结构件。

Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金为典型的热处理强化型铝合金，时效工艺是其获得最佳综合性能匹配关键工艺之一。典型的T6热处理工艺通过在合金晶粒内部析出大量的弥散析出的细小析出相，获得最高的强度。但是在晶界处形成的连续的晶界析出相，造成了连续腐蚀通道，使得合金抗应力腐蚀性能大大降低。

为了改善Al-Zn-Mg-Cu合金的耐腐蚀性能的问题，目前时效工艺主要有双级时效和回归再时效。双级时效通过第二级高温过时效熔断在低温预时效阶段形成的晶界连续析出相。但是较长的高温保温时间使得析出相显著粗化，从而导致合金强度的明显下降。回归再时效工艺先通过高温短时保温熔断预时效阶段形成晶界连续析出相，同时控制析出相的明显粗化。最后，再通过峰时效工艺将高温阶段回熔的细小析出相再次重新析出。最终获得高强与高耐蚀的良好配合。然而，由于厚大工件升温较慢，此工艺的高温短时保温难以在厚大尺寸的工件上实现，限制了其在此类工件的应用。

发明内容

本发明正是针对当前的高强Al-Zn-Mg-Cu合金的时效工艺难以适用于厚大工件这一问题而提供了一种Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热处理方法，其目的是通过一次性慢速恒速升温同时实现传统的回归再时效工艺中预时效和高温回归两道工序效果，同时避免厚大尺寸工件的温度差异，在保持合金最终强度和耐腐蚀性能保持不变或者略微下降的情况下。另外，简化了热处理工序，缩短了热处理时间，降低了能耗。

本发明一种Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热处理方法是按以下步骤完成的：

一、Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金经过固溶处理后，再恒速升温至T1；

二、采用水冷方式将Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金从T1冷却至T3；

三、将冷却至T3的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金转移至时效炉中，在T2下进行低温时效，再空冷至室温。

本发明步骤一中采用恒速升温(升温速度区间为30℃/h～40℃/h)，使得Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在长时间升温过程中达到预时效和晶界连续析出相的熔断的效果。

本发明步骤二中通过水冷方式控制Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的冷却速度，将Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金冷却至40℃～80℃，进而调节Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在高温阶段的保留时间，尽可能降低Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的高温停留时间，缩小Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在高温的停留时间，抑制析出相的粗化同时，也为晶界连续析出相熔断提供相应时间保证，同时又能保证晶界连续析出相能够得到较好的熔断效果，从而保证合金良好的抗应力腐蚀性能。