[发明专利]一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺

说明书

本发明涉及一种高锌含量Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Zr合金快速硬化热处理工艺，其特征在于：包括低温固溶阶段及快速自然时效硬化阶段，低温固溶阶段包含：单级低温同步变形固溶工艺或者双级低温固溶工艺，快速自然时效硬化阶段为合金经固溶后，在室温环境下静置若干天；单级低温同步变形固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380‑410℃下保温一段时间，经挤压成型后，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S；双级低温固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380‑410℃下保温一段时间，挤压成型后，空冷，在350‑410℃下保温一段时间后，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S。一种高锌含量Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Zr合金快速硬化热处理工艺，可大幅提升高锌含量铝合金的硬度和抗拉强度，且能耗低，工艺流程简单。

技术领域

本发明涉及金属材料热加工领域，特别是涉及一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺。

背景技术

近年来，汽车、轨道交通、航天航空等产业快速发展，对铝合金综合性能提出越来越高的要求。锌是铝合金中常见添加元素，合金中锌含量对铝合金析出相的种类、形貌和分布有着显著影响，进而影响铝合金的力学性能。高锌含量Al-Zn系合金(Zn含量20-45wt.％)，具有熔点低，流动性好，铸造性能佳的特点。此外，一些研究发现，其还具有优异的耐磨性及阻尼性能。鉴于此，高锌含量Al-Zn系合金的研究具有重要的学术和工业应用价值。

目前，有关7000系铝合金热处理工艺研究较多，常见热处理工艺为单级/多级固溶+单级时效/双级过时效/回归再时效。其常规固溶温度介于450-490℃之间，人工时效温度介于80-180℃之间。与7000系铝合金相比，高锌含量Al-Zn系金中的Zn含量显著高于7000系铝合金的Zn含量。且Zn在铝合金中的扩散系数高，在铝合金中室温固溶度低于1wt.％。因此，高锌含量Al-Zn系合金中除了MgZn₂、Al₂Cu等常见相外，还存在着大量的Zn颗粒，由于Zn的熔点低，若借用7000系铝合金常规固溶温度(450-490℃)，会引起过烧。显然，7000系铝合金常见热处理工艺不适用于高锌含量Al-Zn系合金，需要探索一种更为适合高锌含量Al-Zn系合金的热处理工艺。

迄今为止，有关高锌含量Al-Zn系合金的热处理工艺研究甚少。专利CN10705889A提出了一种Zn含量为20～25wt.％的Al-Zn-Sc变形铝合金的制备方法，但该工艺仅提及了合金在轧制变形前在400-450℃保温1-1.5h，并未涉合金变形后的热处理工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺，该热处理工艺可大幅提升高锌含量铝合金的抗拉强度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺，包括低温固溶阶段及快速自然时效硬化阶段，低温固溶阶段包含：单级低温同步变形固溶工艺或者双级低温固溶工艺，快速自然时效硬化阶段为合金经固溶后，在室温环境下静置若干天；单级低温同步变形固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380-410℃下保温一段时间，经挤压成型后，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S；双级低温固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380-410℃下保温一段时间，挤压成型后，空冷，在350-410℃下保温一段时间后，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S。

单级低温同步变形固溶工艺在380-410℃下保温20-40min。

双级低温固溶工艺在380℃-410℃下保温20-40min，在350-410℃下保温1-1.5h。

其中，室温范围为25-38℃。

进一步，快速自然时效硬化工艺，高锌含量铝合金在室温下静置3-7天。