一种含微量元素Cr的Al‑Zn‑Mg‑Cu合金的均匀化处理方法，属于有色金属铝合金材料领域。其工艺为双级均匀化工艺，具体为：室温升温至425~450℃保温5h，再升温至470℃保温24~36h，升温速率为25~50℃/h。本发明专利技术主要应用于Cr元素微合金化的Al‑Zn‑Mg‑Cu合金，旨在改善合金成分偏析，消除粗大低熔点共晶相，提高合金组织和成分的均匀性，同时促进合金中含Cr弥散相E相（Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2）的最优析出，完全发挥微量Cr元素在Al‑Zn‑Mg‑Cu合金的有利作用，提高在后续合金变形组织高温稳定性，从而改善合金综合性能。
【技术实现步骤摘要】
一种含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化处理方法
本专利技术属于有色金属铝合金材料领域，具体涉及到一种含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化处理工艺。
技术介绍
Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金属于可热处理强化的变形铝合金，由于具有优异的综合性能，使其在航空航天等高尖端领域广泛应用，成为相关领域最主要的结构材料之一。Al-Zn-Mg-Cu合金含有的合金元素种类较多，其强度主要来源于主合金元素Zn、Mg和Cu的贡献，此外，微量元素亦为改善合金综合性能发挥着重要贡献，如微量元素Cr能够与Al基体形成细小弥散的E相，即Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2纳米相，能够有效抑制铝材再结晶和晶粒长大，稳定合金变形组织，提高或改善铝材性能。由于Al-Zn-Mg-Cu合金成分较为复杂，合金在制备凝固过程中易产生严重成分偏析，造成合金成分分布不均匀，并在晶界处形成粗大的共晶组织和初生相，严重恶化合金综合性能。因此合金铸锭需要进行合理有效的均匀化处理，以改善合金组织和成分的均匀性。通常，含微量Cr元素的Al-Zn-Mg-Cu合金，如7075、7175、7049合金等等，其均匀化处理均采用常规的单级均匀化工艺，该工艺仅仅消除合金铸锭的成分偏析和粗大的共晶组织，未能考虑到均匀化工艺对合金中微量元素Cr析出形成弥散相特征的影响，从而未能完全发挥微量Cr元素对合金综合性能的有利作用。因此针对此类含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金，其适合的均匀化处理工艺不仅能改善合金组织成分偏析，消除晶界共晶组织，同时促进细小弥散的含Cr相(Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2纳米相)最优析出，从而达到提高或改善最终铝材的综合性能。基于以上的技术背景，本专利技术设计了该类含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金适宜的双级均匀化处理工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供适用于含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金(即含Cr的7xxx系铝合金)的双级均匀化处理工艺。所提供均匀化工艺不但能消除铸锭的成分偏析和粗大共晶相，提高合金组织和成分的均匀性，而且能有效促进合金中含Cr的E相(Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2)弥散析出，提高后续合金变形组织高温稳定性，从而改善合金综合性能。本专利技术提供适用于含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金的双级均匀化处理工艺，适用于含Cr量范围为0.1～0.35wt％的Al-Zn-Mg-Cu合金，其主合金元素为常规7xxx合金的含量，不受影响。本专利技术提供的一种含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化处理方法，包括以下步骤：对合金铸锭采用双级均匀化处理，第一级均匀化处理为将所述合金铸锭从室温升温至425～450℃保温5h，第二级均匀化处理为再升温至470℃保温24～36h，随后空冷至室温。进一步的，所述升温的速率为25～50℃/h。进一步的，所述合金铸锭进行所述第一级均匀化处理时升温至450℃保温5h。进一步的，所述Al-Zn-Mg-Cu合金的Cr含量范围为0.1～0.35wt％。以25～50℃的升温速率，将合金铸锭升温至425～450℃保温5h后，再继续升温至470℃保温24～36h，随后空冷至室温，如附图1所示，其中第一级均匀化工艺参数为450℃保温5h较优，合金中析出的含Cr弥散相析出特征远优于其他工艺参数，合金中析出的弥散相数密度最大，约22.96μm-2，弥散相颗粒尺寸最小，如表1和附图2所示。本专利技术双级均匀化处理工艺是基于常规单级均匀化工艺基础上进一步完善的，其中第一级在425～450℃保温5h处理是本专利技术的核心工艺，有利于合金中微合金化元素Cr的弥散析出，促进了Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2弥散相的高密度形核，提高合金变形组织高温稳定性，从而改善合金综合性能；第二级在470℃保温24～36h能够改善铸锭合金中组织和成分不均匀等缺陷，提高合金后续的热变形加工性能。本专利技术有以下有益效果：本专利技术所提供的含Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金双级均匀化工艺相对常规单级均匀工艺，不仅达到了消除或改善铸态合金的组织成分缺陷的最初目标，而且工艺最大创新在于能够有效促进合金中含Cr弥散相Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2最优析出，最大化地发挥微量元素Cr在Al-Zn-Mg-Cu合金中的有利作用，有助于提高或改善合金变形组织的高温稳定性。此外，本专利技术的工艺操作并不繁琐，适用于如7075、7175等等类似含微量Cr元素的Al-Zn-Mg-Cu合金工业化生产中的铸锭均匀化处理应用。附图说明附图1为本专利技术双级均匀化处理工艺示意图。附图2a为本专利技术对比例1均匀化后合金中含Cr弥散相的高倍SEM照片。附图2b为本专利技术对比例2均匀化后合金中含Cr弥散相的高倍SEM照片。附图2c为本专利技术实施例1均匀化后合金中含Cr弥散相的高倍SEM照片。附图2d为本专利技术实施例2均匀化后合金中含Cr弥散相的高倍SEM照片。具体实施方式以下结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步描述，但本专利技术并不限于以下实施例。对比例1：以25～50℃/h的升温速率将铸态合金升温至460℃保温40h后空冷至室温(工艺简写为460℃/40h)。通过SEM观察均匀化后合金中初生相和含Cr弥散相情况，使用Iamge-Pro-Plus软件统计合金中残留初生相量为7.43％(统计5张200倍视场平均值)；同时在工艺处理下合金能够析出数密度稀疏，颗粒尺寸较大含Cr弥散相Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2相，通过Iamge-Pro-Plus软件统计弥散相数密度约为7.08μm-2(统计5张10000倍视场平均值)，相关统计结果如表1和图2a所示。对比例2：以25～50℃/h的升温速率将铸态合金升温至470℃分别保温12h、24h和36h后空冷至室温(工艺简写为470℃/12h、470℃/24h和470℃/36h)。通过Iamge-Pro-Plus软件统计合金中残留初生相量分别为1.021％、0.988％和0.984％，均明显低于对比例1中460℃/40h的处理工艺。此外在470℃随着保温时间的延长，初生相残留量缓慢降低，在保温24h后基本趋于恒定。通过Iamge-Pro-Plus软件统计470℃/24h工艺处理后合金中Al12Mg2Cr或Al18Mg3Cr2弥散相数密度约为9.37μm-2，相比对比例1中460℃/40h工艺处理合金，含Cr弥散相颗粒数密度有所提高，尺寸有所降低。统计结果如表1和图2b所示。实施例1：以25～50℃/h的升温速率将铸态合金升温至425℃保温5h后，再升温至470℃保温24h，随后空冷至室温(工艺简写为425℃/5h+470℃/24h)。由于该工艺第二级处理主要用于消除合金初生相，其参数与对比例2中470℃/24h工艺相同，合金中初生相残留量基本相近，但二者之间存在着含Cr弥散相的差异。通过Iamge-Pro-Plus软件统计425℃/5h+470℃/24h工艺处理后合金中含Cr弥散相数密度约为13.12μm-2，相比对比例2中单级的470℃/24h，弥散相数密度大幅度提高，颗粒尺寸更细小，因此第一级425℃/5h处理，有效促进了含Cr弥散相的析出。统计结果如表1和图2c所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含微量元素Cr的Al‑Zn‑Mg‑Cu合金的均匀化处理方法，其特征在于：对合金铸锭采用双级均匀化处理，第一级均匀化处理为将所述合金铸锭从室温升温至425~450℃保温5h，第二级均匀化处理为再升温至470℃保温24~36h，随后空冷至室温。
【技术特征摘要】
1.一种含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化处理方法，其特征在于：对合金铸锭采用双级均匀化处理，第一级均匀化处理为将所述合金铸锭从室温升温至425~450℃保温5h，第二级均匀化处理为再升温至470℃保温24~36h，随后空冷至室温。2.根据权利要求1所述的一种含微量元素Cr的Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化处理方法，其特征在于：所述升温的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，刘成，李伟，郑志凯，肖翔，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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