高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法，依次包括：双级固溶和T6人工时效的步骤，其特征在于：在T6人工时效的步骤完成后，进行高温去应力时效，即在140‑150℃下保温8‑10小时，所述双级固溶的步骤为：将产品随炉由室温升至445‑455℃，保温0.5‑4小时，0.5小时升至465‑480℃，保温0.5‑4小时，40‑50℃水温淬火，所述T6人工时效的步骤为：将产品随炉由室温升至115‑125℃，保温20‑26小时，该方法是一种维持材料较高强度水平并能够高效降低喷射成形7055铝合金产品的残余应力，同时提高产品综合性能的热处理方法。解决了产品在后续加工过程中的开裂问题，并减小产品的加工变形、提高尺寸精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有色金属的热处理
，具体涉及高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法。
技术介绍
7055铝合金具有高强度和高柔韧性的特性，是以Zn、Mg、Cu为最主要强化合金元素的7XXX系(Al-Zn-Mg-Cu)铝合金，其Zn含量最高，具有密度小、强度高、塑性好等优点，是当前广泛使用的高强度高韧性铝合金；采用喷射成形工艺生产的7055铝合金，具有晶粒细小、组织均匀致密、无宏观偏析等优点。7055属于可热处理强化铝合金，通过各种热处理制度7055的强度可大幅提高,如喷射成形7055-T6态抗拉强度可达720MPa，较O态下220MPa提高了227％，但与此同时，热处理后材料的残余应力大幅提高，不适宜在应力腐蚀、交变载荷等复杂工况条件下使用；为降低残余应力，提高韧性、抗应力腐蚀等综合性能，许多热处理制度如T76、T74、T73、T77、T79被相继开发出来，在这些热处理制度中，T76、T74、T73均为二级过时效且第二级时效的时效时间逐步延长，随着时效时间的延长，铝合金产品的残余应力逐渐降低，抗应力腐蚀能力、断裂韧性、断面收缩率、电导率等指标逐步提高，但与此同时强度也在逐渐降低。一般对同一种合金而言，高强度-低应力是相互矛盾的，提高强度的同时合金的内应力也大幅提高，这给后续的机加工带来很多不便，在高强铝合金在淬火热处理和机加工过程中，其内部不可避免的引入残余应力，高水平的残余应力降低了7055铝合金的实用性，主要体现在：高残余应力铝合金构件在后续机加工过程中变形严重甚至开裂报废。②为避免加工过程中残余应力引发构件开裂，高残余应力构件的机加工工艺被严格限制：如加工方式不能使用线切割、机加工刀具选择和进刀量控制的要求较普通铝合金构件更为苛刻，而且在机加工过程中往往伴随着多道次的低温时效去应力或校形等工艺，这些因素都降低了构件的生产效率，提高了其生产成本。③高残余应力降低了构件的综合性能，研究表明，高残余应力使得构件的裂纹敏感性提高，抗应力腐蚀能力和疲劳性能降低。传统残余应力的消减技术主要集中在以下几个方面：机械拉伸/压缩法、低温时效法、震动时效法；在这些方法中，机械拉伸/压缩法对设备要求高且变形量难控制，低温时效法效率低效果差，震动时效法相关工艺还不够成熟机理研究不够充分，目前在铝合金残余应力的消减工艺中还没有一种工艺同时具备高效、实用、易推广的特点。对于7055铝合金，如果采用二级时效，即T76/T74/T73，其第一级时效的温度为120℃，第二级时效的温度为160℃；如果在T6峰时效后继续人工时效，随着人工时效的时间延长或温度上升，合金的应力水平逐渐降低，但传统低温时效(低于120℃)效率低效果差，达到或超过一级时效温度(120℃)则会导致力学性能迅速下降；对于喷射成形7055铝合金，在第一级时效(120℃)与第二级时效(160℃)之间存在一定的温度区间，可以在该区间长时间保温并维持材料力学性能，而采用半连续铸造生产的7055铝合金在该温度区间保温强度则会大幅度降低；针对该特点，开发出一套高温时效去应力工艺方案，代替传统工艺，可大幅提高工作效率和去应力效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法。高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法，依次包括：双级固溶和T6人工时效的步骤，其特征在于：在T6人工时效的步骤完成后，进行高温去应力时效，即在140-150℃下保温8-10小时。优选地，所述双级固溶的步骤为：将产品随炉由室温升至445-455℃，保温0.5-4小时，0.5小时升至465-480℃，保温0.5-4小时，40-50℃水温淬火。优选地，所述T6人工时效的步骤为：将产品随炉由室温升至115-125℃，保温20-26小时。优选地，所述双级固溶步骤和T6人工时效的步骤之间间隔的时间不大于4小时。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1)固溶采用高低温结合的双级固溶方式，双级固溶又称强化固溶，即先在某一温度恒温保温一段时间，然后以一定的升温速率加热到一个更高的温度并保温一段时间，随后快速冷却。相关研究表明，在随后的时效制度一样的情况下，强化固溶更具优点，能够不通过提高合金化元素总含量来提高固溶体的过饱和度，从而减少了粗大未溶的结晶相，对于提高时效析出程度和改善抗拉性能具有积极意义，是提高铝合金综合性能的有效途径。2)峰时效采用单级峰时效处理，峰时效处理可将铝基体中固溶的合金元素有效析出，达到最佳的强化效果。3)高温去应力时效温度140-150℃，高于120℃的单级峰时效温度而低于160℃，当喷射成形7055铝合金需要进行T76/T74/T73时效热处理时，一般会选择160℃作为二级时效温度，在该温度下保温，随着时效时间的延长，合金的强度逐渐降低；而选择在140-150℃保温，可维持铝合金产品保持T6态的强度水平，同时大幅度降低产品内部残余应力，并提高抗应力腐蚀能力、断裂韧性、断面收缩率、电导率等指标。经实际产品测试，通过对T6热处理后的产品进行高温去应力时效处理的结合，喷射成形7055铝合金产品的综合性能得到了有效提高，并有效解决了产品在机加工过程中变形及开裂的问题。附图说明图1为本专利技术高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法的流程示意图。具体实施方式参见图1，高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法，依次包括：双级固溶和T6人工时效的步骤，其特征在于：在T6人工时效的步骤完成后，进行高温去应力时效，即在140-150℃下保温8-10小时。所述双级固溶的步骤为：将产品随炉由室温升至445-455℃，保温0.5-4小时，0.5小时升至465-480℃，保温0.5-4小时，40-50℃水温淬火。所述T6人工时效的步骤为：将产品随炉由室温升至115-125℃，保温20-26小时。所述双级固溶步骤和T6人工时效的步骤之间间隔的时间不大于4小时。实施例1将7055铝合金喷射成形锭坯经车皮后挤压(挤压比14.8)成Φ130mm棒材，将该棒材粗加工成某产品毛坯，对毛坯进行热处理，热处理步骤依次为：a)双级固溶处理，室温2小时升至450℃，450℃保温3小时，0.5小时升至477℃，477℃保温3小时，50℃水温淬火。b)T6人工时效处理，室温1小时升至120℃，120℃保温24小时。c)高温去应力时效，在140℃下保温10小时。在上述实施例中，对比未经高温去应力时效的产品毛坯，经高温去应力时效后，在后续机加工过程中变形量降低，强度实测性能基本保持同一水平，而电导率和断面收缩率得到了一定提升，达到了维持强度水平、降低残余应力、提升综合性能的目的，其实测性能对比见表1。表1高温去应力时效前后性能对比本专利技术技术方案在上面结合附图对专利技术进行了示例性描述，显然本专利技术具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本专利技术的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法，依次包括：双级固溶和T6人工时效的步骤，其特征在于：在T6人工时效的步骤完成后，进行高温去应力时效，即在140‑150℃下保温8‑10小时。

【技术特征摘要】
1.高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法，依次包括：双级固溶和T6人工时效的步骤，其特征在于：在T6人工时效的步骤完成后，进行高温去应力时效，即在140-150℃下保温8-10小时。2.如权利要求1所述的高强度高柔韧性7055铝合金的热处理方法，其特征在于：所述双级固溶的步骤为：将产品随炉由室温升至445-455℃，保温0.5-4小时，0.5小时升至4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张豪，张桢，张捷，范曦，
申请(专利权)人：江苏豪然喷射成形合金有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32