一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法
一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属合金技术领域,是一种提高Al-Zn-Mg-Cu系招合金高强高韧低应力腐蚀的热处理方法。
【背景技术】
[0002]7000 (即Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金，该类合金具有比重小、强度高、加工性能及焊接性能优良，较高的韧性和较好的耐腐蚀性等优点，能被广泛应用于航空航天工业和民用交通工具、核工业等。尤其在航空航天工业占有很重要地位，是目前宇航工业的主要材料之一。随着航空航天工业对铝合金需求的持续增长，发展合金热处理工艺以优化7XXX系列合金强度和抗应力腐蚀性能(SCR)受到普遍关注，其中应力腐蚀开裂(SCC)问题尤其突出。7xxx系铝合金的应力腐蚀机理复杂，影响因素很多，迄今为止尚无统一的理论，因此在研究提高抗SCC性能时往往都以牺牲强度为代价。国外7000系铝合金的研究较成熟，但目前相应的科学问题和热处理制度尚未公布，在我国上世纪80年代以来多位研究人员在研究Al-Zn-Mg-Cu系铝合金超长时间时效时，发现了两个时效峰的存在。一般采用低温超长单级双峰时效工艺，但是费时间长并不适用于现代工业生产，能不能探索更合理的时效工艺，比如双级时效，RRA时效，在保证强韧性和抗SCC性能的基础上，缩短时效工艺。从合金成分角度看，提高7000系铝合金熔体的纯度及减少杂质相提高其断裂韧性是一有效途径，减少主要主元的过剩相质点来提高断裂韧性。另一方面，在允许的范围内，尽可能提高固溶温度(但要避免晶粒过分粗大)，延长固溶保温时间，以使得强化相最大限度地溶于基体中；淬火速度要快，一般控制在5S以内，避免在晶界处析出第二相，在随后的时效过程中严格控制时效温度和时效时间，以免析出的沉淀相过分的粗大。有利于铸件细化晶粒，多手段提高7000铝合金的断裂韧性。本发明铝合金热处理时效工艺的研究，探索时效状态下的双级双峰现象，并提供可行的时效处理制度。
【发明内容】
[0003]本发明针对当前Al-Zn-Mg-Cu系铝合金热处理方法的不足，实现在保证强韧性和抗SCC性能的基础上，缩短时效工艺，降低能耗。
[0004]本发明所公开的技术方案是:一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，包括固溶处理和时效处理，所述的固溶处理过程中施加超声激振，所述的时效处理时间满足:70h〈时效处理时间〈140h。Mg在晶界上有偏析，且对应力腐蚀开裂起着不可忽视的作用，同时沉淀相过分的粗大会降低材料的韧性。提高固溶温度可以使相变驱动力增加，减小第二相的临界晶核尺寸，使形核率提高，从而使析出物的数量增加，尺寸减小，提高合金的硬度和强度。同时高频高能超声也近一步打碎晶置和干扰了晶粒粗大化。优化的固溶处理为后续的时效处理作好准备，在超长时间的时效过程中，Al-Zn-Mg-Cu系铝合金时出现时效第二峰，该位置的SCC敏感性比第一峰低得多。可以不损失强度的前提下提高SCR性能。在这里，我们把这种超长时间且强度、硬度等性能出现“双峰”的时效工艺称为“双峰”时效工艺。
[0005]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，固溶处理的温度为723K-758K，60分钟〈固溶处理时间〈90分钟。一般而言，如果是固定单一固溶温度的单级固溶，那么硬度是随着固溶温度增加是先增加后减少，在743Κ和748Κ之间出现最大值。随着固溶时间增加是先增加后略下降，在70min出现最大值。这主要是随着温度的升高难容相逐渐溶解，从而使第二相能全部或最大限度地溶入固溶体促使硬度升高，当达到一定程度后就出现过烧等现象，所以硬度有所下降。因此，控制固溶处理参数很重要。
[0006]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述的固溶处理温度控制方式为:在固溶处理时间内逐步地从723 K上升到758K。在常规固溶处理的基础上，逐步升温固溶(即强化固溶)，甚至超过多相共晶温度(475°C)。使最终Al-Zn-Mg-Cu系合金的断裂强度和屈服强度得到提高，同时保持延伸率基本不变。强化固溶提高了固溶度，是改善Al-Zn-Mg-Cu铝合金力学性能的有效途径之一。
[0007]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的固溶处理过程中，超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。超声激振是利用合金基体内各原子在高温下(固溶温度高)，内能增强，足够功率和频率才能起到细晶、抗偏析的作用。
[0008]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的时效处理的温度388K-438K。不同的时效工艺是不同温度下保温时间长短也不同，但都是为获得理想的基体沉淀相(Matrix Precipitates, MPt)、晶界沉淀相(Grain Boundary Precipitates, GBP)和晶界无析出带(Precipitat1n Free Zoness, PFZ)的最佳显微组合而研制的时效工艺。时效温度高，时效峰值出现时间缩短，但是峰高有所下降。因此，选择合适的温度很重要。
[0009]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，时效处理为两级时效，即在388K-393K的温度持续7_9h，然后升温到423K-438K保温61_133h。两级时效克服了单级时效，出现第二峰迟延的问题，可有效缩短时效时间。具体时间视相应合金牌号有不同。
[0010]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的固溶完成后的固溶转移时间为3-5秒，即铸件从出炉到进入淬火槽液的转移过程中，使用预热到523K保温罩进行保护。固溶处理完成后，淬火速度要快，一般控制在5S以内，避免在晶界处析出第二相，有利于提高7000铝合金的断裂韧性。采用预热的保温罩，保证淬火初始温度尽可能的高，提高淬火速度。
[0011]本发明是在大量试验基础上，利用BP人工神经网络梯度下降算法对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金热处理工艺优化研究，所得到的热处理方法，能有效的缩短双峰时效的时间，确保得到第二峰值的该系铝合金高强、高韧以及高的抗SCC性能，而且工艺参数容易控制。
【附图说明】
[0012]图1、本发明实施例7003铝合金硬度与固溶温度之间关系图；
图2、本发明实施例7003铝合金硬度与固溶时间之间关系图；
图3、本发明实施例7003铝合金硬度与时效温度之间关系图；
图4、本发明实施例7003铝合金硬度与时效时间之间关系图；
图5、本发明实施例单级时效的不同材料力学性能对比表格；图6、本发明实施例二级时效的不同材料力学性能对比表格；
【具体实施方式】
[0013]下面结合【附图说明】Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，说明双峰时效的得到第二峰值的方法，及其力学性能。
[0014]实施例1:硬度是随着固溶温度(图1)增加是先增加后减少，在743K和748K之间出现最大值。随着固溶时间(图2)增加是先增加后略下降，在70min出现最大值。这主要是随着温度的升高难容相逐渐溶解，从而使第二相能全部或最大限度地溶入固溶体促使硬度升高，当达到一定程度后就出现过烧等现象，所以硬度有所下降。另外硬度随着时效温度(图3)先增加后减少，在393K左右出现最大值，随着时效时间(图4)硬度值出现“双峰”，第一峰在50h，第二峰在110h，且第一峰略低于第二峰。7003铝合金的时效过程为:α (过饱和固 溶体)一GP区一iT (MgZn2)— n (MgZn2)，第一峰硬度是靠高密度GP区，第二峰的硬度是由于具有一定尺寸、位错不能切过且只能绕过的H’微粒。使用本发明对于7003铝合金热处理工艺材料性能可以实现高强、高韧以及高的抗SCC性能。
[0015]实施例2:选用7003、7050、7075铝合金作为研究对象，固溶温度为743K，固溶保温时间均为70min。方案一:一级时效温度为363K、373K、393K、403K ;—级时效时间均为8h ；二级时效温度均为423K ;超长时间时效，试验结果测试硬度值，方案二:一级时效温度均为393K ;一级时效时间为6h、7h、8h、9h ;二级时效温度均为423k ;超长时间时效，试验结果测试硬度值；方案三:一级时效温度均为393K ;—级时效时间均为8h ;二级时效温度为403K、413K、423K、433K ;结果见下图6中所列表格。
[0016]说明对于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的采用本发明公开热处理方法，可以快速得到第二峰值。
[0017]实施例3:对7003、7050、7075铝合金固溶温度和固溶时间进行优化处理。参考各国与本系列合金成分相近的固溶热处理制度，确定723K、733k、743K、753K、763K为固溶温度试验点，观察不同固溶处理温度和时间对合金的组织及夹杂物形态和分布的影响，确定最佳固溶处理温度和保温时间。其具体试验方案见表2-2。以下热处理制度中的固溶处理都按此最佳条件进行，固溶处理所选用热处理试样尺寸为15mm*10mm*1mm,采用SRJX4-13箱式电阻炉中进行，配置超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。室温水淬后进行超长时间时效，淬火转移时间在3s以内。
[0018]单级时效:结果见下图5中所列表格。研究383K、393K、413K、423K、433K温度下的单级时效下的超长时间时效。目的是为了验证和得到单级时效双峰现象及峰位点。时效制度为:固溶处理+水淬+不同温度(10父超长时间时效(11)。拉伸试验结果表面，7003、7050、7075铝合金强度和硬度变化趋势基本相同，随着温度的提高先是上升后下降，再上升最后下降，出现双峰的特性，7003铝合金在743KX70min+393KX 124h σ ^和均达到最大值，最大值分别为289Mpa和356Mpa ；7050铝合金在743KX 70min+393KX 96h σ ^和σ ?均达到最大值，最大值分别为591Mpa和620Mpa ；7075铝合金在743KX 70min+393KX 124h σ ^和
均达到最大值，最大值分别为505Mpa和580Mpa，这就进一步证实了双峰现象在7000铝合金中是普遍存在的。
[0019]实施例4:固溶处理温度控制在固溶处理时间内逐步地从723 K上升到758K。在常规固溶处理的基础上，逐步升温固溶(即强化固溶)，甚至超过多相共晶温度(475°C)。固溶时间60分钟，使最终Al-Zn-Mg-Cu系合金的断裂强度和屈服强度得到提高，同时保持延伸率基本不变。固溶处理所选用热处理试样尺寸为15mm*10mm*10mm，采用SRJX4-13箱式电阻炉中进行，配置超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。
[0020]7003铝合金在743KX70min+393KX8h+423KX80h时强度达到最值，最大值σ 0.2和σ b分别280 Mpa和350 Mpa,断面收缩率也有所提高，提高到15.9%，但是7075铝合金在硬度达到最大值743KX70min+393KX8h+423KX84h时效制度下，强度并未达到最大值，但是第二峰的强度降低并不怎么明显，第二峰的断面收缩率有所提高。对比单级时效的实施例3，课件铝合金双级时效存在双峰现象，同一牌号铝合金，与单级时效相比，双级时效出现第二峰的时间明显均比单级时效提前很多，大部分提前30%，但是第二峰的硬度略比单级时效第二峰硬度有所降低，7003铝合金降低比较明显，7050、7075铝合金基本保持原来的硬度。在某一范围内一级时效温度越高，则在相同时效条件下获得的二级时效第二峰值的硬度越低，但是达到第二峰所需的时间越短；在相同的二级时效工艺条件下，一级时效时间越短，二级时效硬化速享越快。提高二级时效温度最有助于缩短二次时效至第二峰值的时间。固溶处理完成后，淬火速度要快，控制时间在5S以内，避免在晶界处析出第二相，有利于提高7000铝合金的断裂韧性。采用预热到523K的石棉保温罩，能保证淬火初始温度尽可能的闻，提闻洋火速度。
[0021]综上所述:米用多级强化固溶配合闻能闻频超声波细晶技术的两级双峰时效工艺，能能有效的缩短双峰时效的时间，确保得到第二峰值的该系铝合金高强、高韧以及高的抗SCC性能，而且工艺参数容易控制。有利于Al-Zn-Mg-Cu系在航天航空及民用领域的推广使用。同时缩短时效时间，可大幅节能降耗。
【主权项】
1.一种Al-Zn-Mg-Cu系招合金的热处理方法,包括固溶处理和时效处理，其特征在于所述的固溶处理过程中施加超声激振，所述的时效处理时间满足:70h〈时效处理时间〈140h。2.如权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述固溶处理的温度为723K-758K，60分钟〈固溶处理时间〈90分钟。3.如权利要求2所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述的固溶处理温度控制方式为在固溶处理时间内逐步地从723 K上升到758Κ。4.如权利要求2所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述的固溶处理过程中，超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。5.如权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的时效处理的温度388K-438K。6.如权利要求5所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，时效处理为两级时效，即在388K-393K的温度持续7_9h，然后升温到423K-438K保温61_133h。7.如权利要求2或5所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的固溶完成后的固溶转移时间为3-5秒，即铸件从出炉到进入淬火槽液的转移过程中，使用预热到523K保温罩进行保护。
【专利摘要】本发明属于金属合金技术领域，是一种提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金高强高韧低应力腐蚀的热处理方法。公开的技术方案是：一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，包括固溶处理和时效处理,所述的固溶处理过程中施加超声激振,所述的时效处理时间满足：70h<时效处理时间<140h。采用多级强化固溶配合高能高频超声波细晶技术的两级双峰时效工艺，能能有效的缩短双峰时效的时间，确保得到第二峰值的该系铝合金高强、高韧以及高的抗SCC性能，而且工艺参数容易控制。有利于Al-Zn-Mg-Cu系在航天航空及民用领域的推广使用。同时缩短时效时间，可大幅节能降耗。
【IPC分类】C22F1/053, C22F3/00
【公开号】CN104894496
【申请号】CN201410302411
【发明人】张宇
【申请人】浙江工业职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年6月30日
【技术领域】
[0001]本发明属于金属合金技术领域,是一种提高Al-Zn-Mg-Cu系招合金高强高韧低应力腐蚀的热处理方法。
【背景技术】
[0002]7000 (即Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金，该类合金具有比重小、强度高、加工性能及焊接性能优良，较高的韧性和较好的耐腐蚀性等优点，能被广泛应用于航空航天工业和民用交通工具、核工业等。尤其在航空航天工业占有很重要地位，是目前宇航工业的主要材料之一。随着航空航天工业对铝合金需求的持续增长，发展合金热处理工艺以优化7XXX系列合金强度和抗应力腐蚀性能(SCR)受到普遍关注，其中应力腐蚀开裂(SCC)问题尤其突出。7xxx系铝合金的应力腐蚀机理复杂，影响因素很多，迄今为止尚无统一的理论，因此在研究提高抗SCC性能时往往都以牺牲强度为代价。国外7000系铝合金的研究较成熟，但目前相应的科学问题和热处理制度尚未公布，在我国上世纪80年代以来多位研究人员在研究Al-Zn-Mg-Cu系铝合金超长时间时效时，发现了两个时效峰的存在。一般采用低温超长单级双峰时效工艺，但是费时间长并不适用于现代工业生产，能不能探索更合理的时效工艺，比如双级时效，RRA时效，在保证强韧性和抗SCC性能的基础上，缩短时效工艺。从合金成分角度看，提高7000系铝合金熔体的纯度及减少杂质相提高其断裂韧性是一有效途径，减少主要主元的过剩相质点来提高断裂韧性。另一方面，在允许的范围内，尽可能提高固溶温度(但要避免晶粒过分粗大)，延长固溶保温时间，以使得强化相最大限度地溶于基体中；淬火速度要快，一般控制在5S以内，避免在晶界处析出第二相，在随后的时效过程中严格控制时效温度和时效时间，以免析出的沉淀相过分的粗大。有利于铸件细化晶粒，多手段提高7000铝合金的断裂韧性。本发明铝合金热处理时效工艺的研究，探索时效状态下的双级双峰现象，并提供可行的时效处理制度。
【发明内容】
[0003]本发明针对当前Al-Zn-Mg-Cu系铝合金热处理方法的不足，实现在保证强韧性和抗SCC性能的基础上，缩短时效工艺，降低能耗。
[0004]本发明所公开的技术方案是:一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，包括固溶处理和时效处理，所述的固溶处理过程中施加超声激振，所述的时效处理时间满足:70h〈时效处理时间〈140h。Mg在晶界上有偏析，且对应力腐蚀开裂起着不可忽视的作用，同时沉淀相过分的粗大会降低材料的韧性。提高固溶温度可以使相变驱动力增加，减小第二相的临界晶核尺寸，使形核率提高，从而使析出物的数量增加，尺寸减小，提高合金的硬度和强度。同时高频高能超声也近一步打碎晶置和干扰了晶粒粗大化。优化的固溶处理为后续的时效处理作好准备，在超长时间的时效过程中，Al-Zn-Mg-Cu系铝合金时出现时效第二峰，该位置的SCC敏感性比第一峰低得多。可以不损失强度的前提下提高SCR性能。在这里，我们把这种超长时间且强度、硬度等性能出现“双峰”的时效工艺称为“双峰”时效工艺。
[0005]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，固溶处理的温度为723K-758K，60分钟〈固溶处理时间〈90分钟。一般而言，如果是固定单一固溶温度的单级固溶，那么硬度是随着固溶温度增加是先增加后减少，在743Κ和748Κ之间出现最大值。随着固溶时间增加是先增加后略下降，在70min出现最大值。这主要是随着温度的升高难容相逐渐溶解，从而使第二相能全部或最大限度地溶入固溶体促使硬度升高，当达到一定程度后就出现过烧等现象，所以硬度有所下降。因此，控制固溶处理参数很重要。
[0006]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述的固溶处理温度控制方式为:在固溶处理时间内逐步地从723 K上升到758K。在常规固溶处理的基础上，逐步升温固溶(即强化固溶)，甚至超过多相共晶温度(475°C)。使最终Al-Zn-Mg-Cu系合金的断裂强度和屈服强度得到提高，同时保持延伸率基本不变。强化固溶提高了固溶度，是改善Al-Zn-Mg-Cu铝合金力学性能的有效途径之一。
[0007]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的固溶处理过程中，超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。超声激振是利用合金基体内各原子在高温下(固溶温度高)，内能增强，足够功率和频率才能起到细晶、抗偏析的作用。
[0008]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的时效处理的温度388K-438K。不同的时效工艺是不同温度下保温时间长短也不同，但都是为获得理想的基体沉淀相(Matrix Precipitates, MPt)、晶界沉淀相(Grain Boundary Precipitates, GBP)和晶界无析出带(Precipitat1n Free Zoness, PFZ)的最佳显微组合而研制的时效工艺。时效温度高，时效峰值出现时间缩短，但是峰高有所下降。因此，选择合适的温度很重要。
[0009]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，时效处理为两级时效，即在388K-393K的温度持续7_9h，然后升温到423K-438K保温61_133h。两级时效克服了单级时效，出现第二峰迟延的问题，可有效缩短时效时间。具体时间视相应合金牌号有不同。
[0010]作为优选，一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的固溶完成后的固溶转移时间为3-5秒，即铸件从出炉到进入淬火槽液的转移过程中，使用预热到523K保温罩进行保护。固溶处理完成后，淬火速度要快，一般控制在5S以内，避免在晶界处析出第二相，有利于提高7000铝合金的断裂韧性。采用预热的保温罩，保证淬火初始温度尽可能的高，提高淬火速度。
[0011]本发明是在大量试验基础上，利用BP人工神经网络梯度下降算法对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金热处理工艺优化研究，所得到的热处理方法，能有效的缩短双峰时效的时间，确保得到第二峰值的该系铝合金高强、高韧以及高的抗SCC性能，而且工艺参数容易控制。
【附图说明】
[0012]图1、本发明实施例7003铝合金硬度与固溶温度之间关系图；
图2、本发明实施例7003铝合金硬度与固溶时间之间关系图；
图3、本发明实施例7003铝合金硬度与时效温度之间关系图；
图4、本发明实施例7003铝合金硬度与时效时间之间关系图；
图5、本发明实施例单级时效的不同材料力学性能对比表格；图6、本发明实施例二级时效的不同材料力学性能对比表格；
【具体实施方式】
[0013]下面结合【附图说明】Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，说明双峰时效的得到第二峰值的方法，及其力学性能。
[0014]实施例1:硬度是随着固溶温度(图1)增加是先增加后减少，在743K和748K之间出现最大值。随着固溶时间(图2)增加是先增加后略下降，在70min出现最大值。这主要是随着温度的升高难容相逐渐溶解，从而使第二相能全部或最大限度地溶入固溶体促使硬度升高，当达到一定程度后就出现过烧等现象，所以硬度有所下降。另外硬度随着时效温度(图3)先增加后减少，在393K左右出现最大值，随着时效时间(图4)硬度值出现“双峰”，第一峰在50h，第二峰在110h，且第一峰略低于第二峰。7003铝合金的时效过程为:α (过饱和固 溶体)一GP区一iT (MgZn2)— n (MgZn2)，第一峰硬度是靠高密度GP区，第二峰的硬度是由于具有一定尺寸、位错不能切过且只能绕过的H’微粒。使用本发明对于7003铝合金热处理工艺材料性能可以实现高强、高韧以及高的抗SCC性能。
[0015]实施例2:选用7003、7050、7075铝合金作为研究对象，固溶温度为743K，固溶保温时间均为70min。方案一:一级时效温度为363K、373K、393K、403K ;—级时效时间均为8h ；二级时效温度均为423K ;超长时间时效，试验结果测试硬度值，方案二:一级时效温度均为393K ;一级时效时间为6h、7h、8h、9h ;二级时效温度均为423k ;超长时间时效，试验结果测试硬度值；方案三:一级时效温度均为393K ;—级时效时间均为8h ;二级时效温度为403K、413K、423K、433K ;结果见下图6中所列表格。
[0016]说明对于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的采用本发明公开热处理方法，可以快速得到第二峰值。
[0017]实施例3:对7003、7050、7075铝合金固溶温度和固溶时间进行优化处理。参考各国与本系列合金成分相近的固溶热处理制度，确定723K、733k、743K、753K、763K为固溶温度试验点，观察不同固溶处理温度和时间对合金的组织及夹杂物形态和分布的影响，确定最佳固溶处理温度和保温时间。其具体试验方案见表2-2。以下热处理制度中的固溶处理都按此最佳条件进行，固溶处理所选用热处理试样尺寸为15mm*10mm*1mm,采用SRJX4-13箱式电阻炉中进行，配置超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。室温水淬后进行超长时间时效，淬火转移时间在3s以内。
[0018]单级时效:结果见下图5中所列表格。研究383K、393K、413K、423K、433K温度下的单级时效下的超长时间时效。目的是为了验证和得到单级时效双峰现象及峰位点。时效制度为:固溶处理+水淬+不同温度(10父超长时间时效(11)。拉伸试验结果表面，7003、7050、7075铝合金强度和硬度变化趋势基本相同，随着温度的提高先是上升后下降，再上升最后下降，出现双峰的特性，7003铝合金在743KX70min+393KX 124h σ ^和均达到最大值，最大值分别为289Mpa和356Mpa ；7050铝合金在743KX 70min+393KX 96h σ ^和σ ?均达到最大值，最大值分别为591Mpa和620Mpa ；7075铝合金在743KX 70min+393KX 124h σ ^和
均达到最大值，最大值分别为505Mpa和580Mpa，这就进一步证实了双峰现象在7000铝合金中是普遍存在的。
[0019]实施例4:固溶处理温度控制在固溶处理时间内逐步地从723 K上升到758K。在常规固溶处理的基础上，逐步升温固溶(即强化固溶)，甚至超过多相共晶温度(475°C)。固溶时间60分钟，使最终Al-Zn-Mg-Cu系合金的断裂强度和屈服强度得到提高，同时保持延伸率基本不变。固溶处理所选用热处理试样尺寸为15mm*10mm*10mm，采用SRJX4-13箱式电阻炉中进行，配置超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。
[0020]7003铝合金在743KX70min+393KX8h+423KX80h时强度达到最值，最大值σ 0.2和σ b分别280 Mpa和350 Mpa,断面收缩率也有所提高，提高到15.9%，但是7075铝合金在硬度达到最大值743KX70min+393KX8h+423KX84h时效制度下，强度并未达到最大值，但是第二峰的强度降低并不怎么明显，第二峰的断面收缩率有所提高。对比单级时效的实施例3，课件铝合金双级时效存在双峰现象，同一牌号铝合金，与单级时效相比，双级时效出现第二峰的时间明显均比单级时效提前很多，大部分提前30%，但是第二峰的硬度略比单级时效第二峰硬度有所降低，7003铝合金降低比较明显，7050、7075铝合金基本保持原来的硬度。在某一范围内一级时效温度越高，则在相同时效条件下获得的二级时效第二峰值的硬度越低，但是达到第二峰所需的时间越短；在相同的二级时效工艺条件下，一级时效时间越短，二级时效硬化速享越快。提高二级时效温度最有助于缩短二次时效至第二峰值的时间。固溶处理完成后，淬火速度要快，控制时间在5S以内，避免在晶界处析出第二相，有利于提高7000铝合金的断裂韧性。采用预热到523K的石棉保温罩，能保证淬火初始温度尽可能的闻，提闻洋火速度。
[0021]综上所述:米用多级强化固溶配合闻能闻频超声波细晶技术的两级双峰时效工艺，能能有效的缩短双峰时效的时间，确保得到第二峰值的该系铝合金高强、高韧以及高的抗SCC性能，而且工艺参数容易控制。有利于Al-Zn-Mg-Cu系在航天航空及民用领域的推广使用。同时缩短时效时间，可大幅节能降耗。
【主权项】
1.一种Al-Zn-Mg-Cu系招合金的热处理方法,包括固溶处理和时效处理，其特征在于所述的固溶处理过程中施加超声激振，所述的时效处理时间满足:70h〈时效处理时间〈140h。2.如权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述固溶处理的温度为723K-758K，60分钟〈固溶处理时间〈90分钟。3.如权利要求2所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述的固溶处理温度控制方式为在固溶处理时间内逐步地从723 K上升到758Κ。4.如权利要求2所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，其特征在于所述的固溶处理过程中，超声激振作用于固溶处理时间内，但不少于30分钟，终了时的固溶温度为达到最高值，超声波换能器频率22.3Khz，输出功率1.2KW。5.如权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的时效处理的温度388K-438K。6.如权利要求5所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，时效处理为两级时效，即在388K-393K的温度持续7_9h，然后升温到423K-438K保温61_133h。7.如权利要求2或5所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，所述的固溶完成后的固溶转移时间为3-5秒，即铸件从出炉到进入淬火槽液的转移过程中，使用预热到523K保温罩进行保护。
【专利摘要】本发明属于金属合金技术领域，是一种提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金高强高韧低应力腐蚀的热处理方法。公开的技术方案是：一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理方法，包括固溶处理和时效处理,所述的固溶处理过程中施加超声激振,所述的时效处理时间满足：70h<时效处理时间<140h。采用多级强化固溶配合高能高频超声波细晶技术的两级双峰时效工艺，能能有效的缩短双峰时效的时间，确保得到第二峰值的该系铝合金高强、高韧以及高的抗SCC性能，而且工艺参数容易控制。有利于Al-Zn-Mg-Cu系在航天航空及民用领域的推广使用。同时缩短时效时间，可大幅节能降耗。
【IPC分类】C22F1/053, C22F3/00
【公开号】CN104894496
【申请号】CN201410302411
【发明人】张宇
【申请人】浙江工业职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年6月30日
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