[发明专利]一种紧固件用7xxx系铝合金及其棒线材的加工方法

说明书

本发明公开了一种紧固件用7xxx系铝合金及其棒线材的加工方法，所述铝合金的组分及重量百分比为：Zn4.5‑5.8％，Mg1.8‑2.5％，Cu1.2‑2.0％，Cr0.1‑0.3％，Ti0.01‑0.15％，Fe≤0.5％，Si≤0.4％，Mn≤0.1％，其余为Al，其中7％≤Zn+Mg+Cu≤9.8％，1.8≤Zn/Mg≤4.5，0.48≤Cu/Mg≤1.15。本发明中的新型铝合金材料具有高强度、高韧性、高抗应力腐蚀和晶间腐蚀性能，同时兼具优异的成型加工性能，晶粒尺寸在≤100μm，截面无粗晶层，有效解决了现有技术中存在高强铝合金材料强韧性匹配不足、成型过程开裂、应力腐蚀差等问题。该材料适用于制造高性能的铝合金螺栓、螺母，同时也可以用来制作高性能铆钉、高强连接件等其他铝合金连接件产品。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种紧固件用高强韧耐蚀7xxx系铝合金及其棒线材的加工方法。

背景技术

紧固件作为机械基础零件，与主机和部件一起承担高温，高压，低温，震动，腐蚀，重载，交变应力，抗剪切抗扭转等场合基本性能要求。高端紧固件作为重要的连接单元，具有重要的应用价值。铝合金紧固件如2A12、7075、7050材料紧固件，主要制造成螺母和铆钉，应用于飞机蒙皮的链接，属于抗剪型连接紧固件。高锁螺母紧固件的主要工艺流程：车削(机加成型)—收口—时效—荧光—金相—阳极化—性能试验。对2A12、7075材料加工典型高锁螺母，关键工序为收口工序，满足高锁螺母的防松脱性能，而收口工序需要原材料具备一定的塑性变形能力。7050铆钉类紧固件，主要工艺流程：冷镦—淬火—时效—标记—化学氧化—性能试验。该类铆钉关键是冷镦头部成型，需要原材料7050-H13具备较好的冷变形能力，较好的表面质量，来满足连续冷镦生产的需求。因此，针对紧固件用高强铝合金材料的开发需要进行合金成分和显微组织的控制，匹配好强度、腐蚀性能、韧性和成型性能的关系，使合金在达到较高强度的同时具有良好的成型性能。

专利CN201910747413.9公开了一种高强度铝合金套筒的加工方法，通过时效处理后满足抗拉强度450MPa以上，硬度160HV以上。但该专利通过添加稀土微合金元素如Sc、Yb等，合金成本较高，加工工艺复杂。专利CN201711349262.9公开了一种高性能紧固件线材的加工方法，采用喷射成型制备高Zn铝合金铸锭，经过挤压退火，拉拔获得的线材抗拉强度达到660MPa以上，延伸率达到11％以上。但该专利采用非常规熔铸方法，加工成本较高。专利CN201710-458051.2公布了一种高强度铝或铝合金紧固件及其制备方法，采用角形弯折通道挤压，获得的紧固件铝合金材料具有2布了以下的晶粒尺寸，在保证高塑形的同时，力学性能得到显著提升。专利CN201410712620.8公布了一种铝螺栓用高性能细晶铝合金棒线材的制备工艺，通过连续挤压工艺实现细化晶粒，晶粒尺寸可达30制备左右。但是角形弯折通道挤压以及连续挤压加工工艺复杂，不适用于7xxx系工业化大规格铸锭加工变形方式。

综上所述，开发一种紧固件用高强韧耐蚀7xxx系铝合金及其棒线材的加工方法，具备较高强度，良好腐蚀性能，优异加工成型性能及低成本，具有较大经济价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

克服现有技术存在的不足，通过合金成分优化及加工工艺的精确控制，提供一种紧固件用7xxx系铝合金及其棒线材的加工方法，该材料具备高强度耐腐蚀性能的同时，还具备良好的冷成型性能，确保紧固件后期制备成型过程中不开裂，同时不含有易挥发性等难熔炼合金成分及贵金属元素，使得合金熔炼较为简单，棒材、线材的制备工艺方法也较为简单，生产成本较低。