[发明专利]一种同步提高7系列铝合金板材强度和延伸率的热处理方法

说明书

本发明涉及铝合金技术领域，特别涉及一种同步提高7系列铝合金板材强度和延伸率的热处理方法。本发明以7系列铝合金热轧板为处理对象，依次采用固溶处理、预时效处理、回归加热处理、再时效处理；得到产品。当铝合金7050板材应用本发明所设计工艺时，所得产品的抗拉强度为565～590MPa，屈服强度为520～560MPa，延伸率为20～23.5％。本发明可实现合金在强度和延伸率同时提高。此外，本发明使用连续升温加热的方式，在回归热处理阶段可以节省大量的时间，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，特别涉及一种同步提高7系列铝合金板材强度和延伸率的热处理方法。

背景技术

7050铝合金属于高强耐蚀铝合金，具有强的抗压、抗冲击能力以及较好的耐蚀腐蚀性能，主要用于航天航空、工业、夹具、机械设备、模具加工等领域。7050合金成分含锌(Zn)5.7～6.7、铜(Cu)2.0～2.6、镁(Mg)1.9～2.6、以及少量的锆、硅等元素，其主要强化相为MgZn₂(亚稳态的η'相，平衡态的η相)。因此，该合金的力学性能受热处理影响很大，是一种典型的时效强化铝合金。国外的研究主要是通过调节不同的热处理工艺参数和方法，使7050合金中的强化相发生转变，从而改善微观组织达到提高强度和耐蚀性能的目的。然而，国内涉及7050合金研究发展历程相对较晚，除了一些特殊用途，成形和热处理工艺方面报道并不多。

对于7系铝合金，常用的时效手段有单级时效、双级时效、非等温时效和回归再时效等。

单级时效即峰值时效(T6)，设计原则是在低于GP区溶解的温度下进行长时间保温，让合金中溶质原子得到充分析出。其组织特征是：晶粒内分布有大量的GP区和细小弥散的半共格η'相，晶界上的析出相为较粗大的η相，呈连续链状分布。峰值时效态合金强度达到峰值，但晶界上的析出相分布呈连续链状，抗腐蚀性能较差，延伸率低，在很大程度上限制了它的应用。

双级时效过程分两个阶段进行：第一阶段时效温度一般低于GP区溶解温度，目的主要是形核，使基体上析出大量的GP区，为下阶段做好组织准备；第二阶段时效温度较高，在第一阶段形成的GP区，如果达到临界尺寸，就可以作为第二阶段析出相的核心继续析出长大，即进入稳定化阶段，随着时效时间的延长，晶粒内逐渐析出η'相和η相。与峰值时效态的组织相比，双极时效后析出相尺寸增大，分布更均匀。此外晶界上的溶质原子能量相对较高，容易从固溶体中析出，使得晶界上较晶粒内析出更粗大的η相，且从连续链状变为独立的质点，晶界无沉淀析出带变宽。具有这种组织特征的合金强度比峰值时效态(T6)下降10～15％，但抗腐蚀性能可显著提高。

非等温时效工艺特点是在连续变化的温度场中对合金进行时效处理。主要表现为：在非等温过程中，合金析出相的热力学参数均随温度发生变化，析出相在某一时段能稳定存在，而在下一时段可能会溶解。此外，时效强化过程中，析出相都需要经过一定的析出序列最终形成稳定相。在析出过程中，一系列亚稳相之间的相互转变，不同尺寸的亚稳相之间又存在复杂的竞争关系，从而使合金的析出行为更加复杂多变。2007年，Jmaes等人将非等温时效概念引入到7系铝合金的时效过程中，即通过连续升温或降温的方式对合金进行时效处理，研究了合金的力学性能和电导率，最终获得了优异的力学性能。近年来，国内有学者对7系铝合金的非等温时效行为及其对力学性能的影响进行了研究，认为连续升温或降温的终止温度对合金组织及性能有较大影响。随温度升高，7系铝合金的亚稳相转变顺序是GP→η'→η。