[发明专利]一种基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金的制备方法，该制备方法步骤如下：A、将7XXX系铝合金铸锭进行切割获得坯体；B、在固溶温度下将坯体进行连续等通道转角挤压加工实现大变形均匀化，获得过饱和固溶体块体挤压坯；C、从块体挤压坯中切割出长度方向平行于等通道转角挤压方向的合金棒；D、对合金棒进行热挤压加工，获得基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金。本发明利用固溶温度下的连续等通道转角挤压实现了大变形均匀化效果，提高了均匀化合金中的缺陷密度，并利用后续热挤压细化晶粒，促使纳米沉淀相的动态析出，获得了具有细晶和均匀高密度纳米沉淀相的铝合金组织，显著提高了合金的强度和韧性。

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，具体地说是一种采用等通道转角挤压实现完全固溶处理并利用后续热挤压促进动态析出的基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金的制备方法。

背景技术

7XXX系铝合金具有高强度、低密度、良好的加工性能和抗应力腐蚀开裂能力，常被加工成各类型材广泛应用于航空航天和轨道交通等领域。7XXX系铝合金以Zn和Mg为主要合金元素，包括Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu两个主要合金系列。这类合金是典型的析出强化型铝合金，利用时效析出的Mg-Zn或Al-Mg-Zn等亚稳沉淀相，可显著提升合金的强度，使其屈服强度高达500MPa甚至600MPa以上，获得超高强铝合金。

7XXX系铝合金型材的加工工艺包括：均匀化处理→热加工(热挤压或热轧制)→固溶处理→时效处理。其热加工前的均匀化处理通常在450℃以上温度保温20小时以上，热加工后的固溶处理通常在450℃以上保温1～2小时，时效处理通常在100～200℃保温10小时以上，其生产工序繁琐，加工周期相对较长。此外，常规的均匀化和固溶处理其固溶效果一般，合金中晶界区域仍会有较多的第二相颗粒残留，且这些颗粒在热加工或时效过程中会进一步长大，促进后续晶界沉淀相(GBP)和晶间无析出带(PFZ)的形成，从而造成合金的强度、韧性和抗应力腐蚀能力下降。近年来，先后开发了多级固溶、强化固溶、高温预析出、固溶降温处理等一系列固溶工艺来降低晶界沉淀相的尺寸和体积分数。虽然以上固溶工艺对于改善7XXX系合金的固溶程度有一定效果，但依然难以缩短该类合金的生产周期。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种采用等通道转角挤压实现完全固溶处理并利用后续热挤压促进动态析出的基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金的制备方法；该制备方法能够改进现有传统7XXX系合金型材加工中存在的局限，充分发挥沉淀相强化的显著作用，提高7XXX系合金的强韧性，且所需时间显著缩短。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金的制备方法，其特征在于：该制备方法步骤如下：

A、铸锭切割：将7XXX系铝合金铸锭进行切割获得坯体；

B、大变形均匀化：将坯体置于转模等通道转角挤压模具中，在固溶温度下进行连续等通道转角挤压加工实现大变形均匀化，获得第二相完全溶解的过饱和固溶体块体挤压坯；

C、挤压坯切割：从块体挤压坯中切割出长度方向平行于等通道转角挤压方向的合金棒；

D、热挤压：对合金棒进行热挤压加工，获得基于大变形均匀化的免时效高强韧铝合金。

所述步骤A中的坯体为垂直于长度方向的横截面为正方形的方坯。

所述步骤B中的转模等通道转角挤压模具的转模等通道转角挤压加工的温度为450℃～480℃、加工道次为6道次～8道次，挤压加工结束后水淬处理。

所述步骤B中的连续等通道转角挤压加工所需时间为0.5～1小时。

所述步骤C中的合金棒为圆柱状且合金棒的直径为坯体短边边长的85％～95％。