[发明专利]一种超高强铝合金坯料的性能优化方法

说明书

一种超高强铝合金坯料的性能优化方法，所述性能优化方法包括：将超高强铝合金坯料放入热处理炉中进行保温固溶处理后，从热处理炉中取出进行水冷淬火；将淬火后的超高强铝合金坯料夹持装夹到拉伸机上进行预变形处理；将预变形后的超高强铝合金坯料放入时效炉中进行预时效处理；将预时效处理后的超高强铝合金坯料进行峰时效处理后，从时效炉中取出进行空冷至室温。本发明采用多级时效工艺代替传统的峰时效(T6)工艺，并结合预变形来控制析出相的尺寸与分布状态，精确的调控峰时效状态的微观组织结构，综合优化力学性能。相比常规的单级时效工艺，这种方法在不降低强度的同时提高了材料的延伸率，对力学性能有显著的改善，拓宽了材料的应用范围。

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，特别是涉及一种超高强铝合金坯料的性能优化方法。

背景技术

铝合金是航空领域广泛使用的结构材料，目前，航空工业上使用的铝合金承力结构材料主要包括强度超过500MPa的7075、7050和强度超过 600MPa的7150、7055等中高强Al-Zn-Mg-Cu合金。而高合金化的Al-Zn- Mg-Cu合金(Zn含量10％wt.)强度可以超过800MPa，提升30-60％。如果实现超高强铝合金在航空结构件上应用，可显著减轻结构重量，对实现航空结构轻量化具有重要意义。

Al-Zn-Mg-Cu合金作为典型的析出强化合金，时效处理是获得高强度的主要方式。现阶段高合金化的Al-Zn-Mg-Cu合金主要沿用了低合金化 Al-Zn-Mg-Cu的时效制度。而由于合金含量的显著差别，高合金化的Al- Zn-Mg-Cu合金的析出速率与析出行为与常规Al-Zn-Mg-Cu具有显著的差别，通过现阶段时效工艺获得的高合金化的Al-Zn-Mg-Cu的塑性均处于较低的水平(8％)，不利于其在航空结构件上应用。铝合金在时效过程中一般经历欠时效、峰时效、过时效三个阶段，其中峰时效态合金具有最高的强度和较高的延伸率。在变形铝合金的时效工艺中，峰时效(T6)工艺通常采用单一温度的单级时效制度，如7055铝合金的T6工艺为120℃保温24h。目前除时效时间略有不同外，超高强Al-Zn-Mg-Cu合金基本沿用了中高强合金的时效制度这一做法，目前对超高强铝合金广泛采用的峰时效工艺为120℃保温16-20h，获得的延伸率分布在4-8％之间，显著低于 7050、7055等中高强Al-Zn-Mg-Cu合金。

由于超高强铝合金的合金化程度(如Zn10wt.％)远远高于7075、 7050(Zn，5.1-6.7wt.％)，7055(Zn，7.6-8.4wt.％)等中高强Al-Zn-Mg-Cu合金，固溶态的过饱和度大大提高，在时效过程中具有更强的脱溶驱动力和较快的原子扩散速度，容易导致已经形核的析出相在较高的温度下粗化，这对析出相的尺寸控制是极其不利的；同时在单级时效制度下容易促进合金元素向晶界区域偏聚，造成晶界无析出带宽化，导致合金在变形过程中易发生沿晶开裂，降低变形能力。因此，采用单级的峰时效工艺不利于高饱和度超高强铝合金析出相的精确调控与性能优化，亟需开发新型的时效工艺。

发明内容

本发明实施例提供了一种超高强铝合金坯料的性能优化方法，采用多级时效工艺代替传统的峰时效(T6)工艺，并结合预变形来控制析出相的尺寸与分布状态，精确的调控峰时效状态的微观组织结构，综合优化力学性能。

一种超高强铝合金坯料的性能优化方法，所述性能优化方法包括：

步骤S10，将超高强铝合金坯料放入热处理炉中进行保温固溶处理后，从热处理炉中取出进行水冷淬火；

步骤S11，将淬火后的超高强铝合金坯料夹持装夹到拉伸机上进行预变形处理；

步骤S12，将预变形后的超高强铝合金坯料放入时效炉中进行预时效处理；

步骤S13，将预时效处理后的超高强铝合金坯料进行峰时效处理后，从时效炉中取出进行空冷至室温。

进一步地，所述步骤S10具体包括：