一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，属于金属热处理技术领域。该方法包括：(1)升温阶段：合金采用升温速率逐渐减小的升温过程，使弥散相均匀析出并提高AlZnMgCu相的起始融化温度；(2)保温阶段：合金进行均匀化保温过程，使AlZnMgCu相回溶。本发明专利技术的均匀化热处理方法，能够有效地提高四元相的起始融化温度，实现四元相的快速回溶，节省热处理时间，同时能确保析出的弥散相的尺寸及数量密度符合要求。更重要的是，本方法工艺控制简单，操作性强，热处理效率高，能够达到常规的双级均匀化处理的效果，特别适合工业化大规格铸锭的均匀化处理。格铸锭的均匀化处理。格铸锭的均匀化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法


[0001]本专利技术涉及一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，属于金属热处理


技术介绍

[0002]7xxx系铝合金具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性、易加工等性能，在航空航天、石油钻探、交通运输等领域均有广泛的应用。一般来说，7xxx系合金的铸态组织中存在较为明显的枝晶偏析，大量的粗大共晶组织以网状结构存在基体中的晶界处，导致合金的组织与成分不均匀。在后续变形加工过程中，在共晶结构与基体的交截面处容易发生应力集中，进而产生裂纹，严重影响合金的性能，因此，通过均匀化热处理来消除铸态组织中的粗大共晶结构非常有必要。
[0003]均匀化处理能够使铸态组织中可回溶的非平衡共晶相充分回溶，消除枝晶偏析，同时获得合金元素分布较为均匀的固溶体，能尽最大程度保障后续固溶处理的效果。此外，在均匀化过程中，合金中的Zr、Cr等微量元素能够形成Al3Zr、Al3Er等弥散相，其尺寸为几十纳米，与基体保持共格状态。在后续的热变形过程中，能够有效地钉扎晶界，抑制再结晶，提高最终成品态的性能。
[0004]7xxx系铝合金铸态组织中的凝固析出相类型主要有AlZnMgCu相、Al2CuMg相、Al2Cu相、MgZn2相、富Fe相等。其中，AlZnMgCu相、MgZn2相、富Fe相在所有类型的7xxx系合金中均存在，MgZn2相在200～300℃即可回溶，AlZnMgCu相的回溶温度介于460～475℃之间，富Fe相属于不可回溶相。在Cu含量较高的7xxx系合金中易存在Al2CuMg相和Al2Cu相，且在均匀化过程中容易发生AlZnMgCu相向Al2CuMg相的转变。通常，7xxx系铝合金的均匀化处理分为单级、双级、三级均匀化。单级均匀化工艺一般是在AlZnMgCu相起始熔化温度下选定温度保温24～48h，经过该工艺能够实现AlZnMgCu相的回溶，但弥散相的数量较少、尺寸粗大，后续抑制再结晶的效果较差。双级均匀化工艺一般是升温400～440℃保温10～20h，然后在460～475℃保温24～72h。经过该工艺能够实现AlZnMgCu相的回溶和弥散相的均匀析出。此外，如果合金在均匀化过程中出现AlZnMgCu相向Al2CuMg相的转变，还需要增加在480～490℃保温15～30h处理来确保Al2CuMg相的回溶，这样的均匀化工艺为三级均匀化热处理工艺。对于低Cu含量的7xxx系合金而言，铸态组织中几乎不存在富Cu相，且后续均匀化热处理过程中也基本不发生相转变，AlZnMgCu相直接回溶，因此不需要使用三级均匀化工艺。考虑到弥散相的均匀析出，可以采用双级均匀化热处理工艺。然而，传统的双级均匀化工艺的第二级温度上限为460～475℃，需要较长的保温时间，因此，需要提出更简便的处理方法，能够在更短的时间内达到均匀化的效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种低Cu含量7xxx系合金的均匀化热处理方法，能够通过简单的工艺控制，在实现四元相快速回溶以及析出细小、均匀的弥散相的同时，显著节约热处
理时间，达到常规的双级均匀化处理的效果。
[0006]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现。
[0007]一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，采用在均匀化处理过程中控制升温速率的均匀化处理工艺，主要包括如下步骤：(1)升温阶段：合金采用升温速率逐渐减小的均匀化升温过程，保证了弥散相均匀析出并提高AlZnMgCu相的起始融化温度；(2)保温阶段：合金进行均匀化保温过程，确保AlZnMgCu相的回溶。
[0008]本专利技术的方法中，所述的7xxx系合金中Cu含量不超过0.8wt％，Cu/Mg比不高于0.6；其中Cu含量优选不超过0.7wt％，Cu/Mg比优选为0.20～0.45。
[0009]本专利技术的方法中，所述的7xxx系合金的升温是指7xxx系铝合金铸锭从室温(25℃)升高到475～485℃；优选的，7xxx系铝合金铸锭从室温升高到475～480℃。
[0010]本专利技术的方法中，所述的7xxx系合金的升温过程中控制升温速率是升温速率从大到小逐步减小的过程；优选的，升温速率从大到小逐步减小的过程是加速减小的过程。
[0011]本专利技术的方法中，所述的升温过程中的起始升温速率为300～400℃/h，终了升温速率为2～20℃/h；优选的，起始升温速率为350～400℃/h，终了升温速率为2～15℃/h。
[0012]本专利技术的方法中，所述的升温过程中温度在400～440℃时升温速率为5～50℃/h；优选的，升温过程中温度在400～430℃时升温速率为5～15℃/h。
[0013]本专利技术的方法中，所述的升温过程中，升温速率为2～20℃/h时的升温时间为2～5h；优选的，升温速率为2～5℃/h时的升温时间为2～4h。
[0014]本专利技术的方法中，所述的总升温时间为13～20h；优选的，总升温时间为13～18h。
[0015]本专利技术的方法中，所述的保温时间为12～18h；优选的，保温时间为14～17h。
[0016]本专利技术的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法包括以下步骤：
[0017](1)升温阶段：合金以300～400℃/h的升温速率从室温开始升温，随着温度升高，升温速率逐渐降低；合金温度为400～440℃时，升温速率降至5～50℃/h；升温速率逐渐降低，合金温度为465～475℃时，升温速率为2～20℃/h，升温速率逐渐降低或者保持不变，至合金温度为475～485℃，用时2～5h；升温阶段总体用时为13～20h。
[0018](2)保温阶段：合金在475～485℃时保温12～18h，保温结束后合金进行空冷或水淬处理。
[0019]本专利技术的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法有以下优点：
[0020]a)通过控制升温过程中的升温速率，即可使弥散相均匀析出；
[0021]b)在升温终了阶段采用较慢的升温速率，有效地提高了AlZnMgCu相的起始融化温度，在相对较高的保温温度下回溶速度显著加快；
[0022]c)“变速率升温+保温”的处理方式在达到常规的双级均匀化处理的效果的同时，显著节约了热处理时间，效率更高。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法的工艺示意图。
[0024]图2为本专利技术升温过程结束后的金相组织。
[0025]图3为本专利技术升温过程结束后的扫描组织。
[0026]图4为本专利技术保温过程结束后水淬的金相组织。
[0027]图5为本专利技术保温过程结束后水淬的扫描组织。
[0028]图6为本专利技术保温过程结束后空冷的金相组织。
[0029]图7为本专利技术保温过程结束后空冷的扫描组织。
[0030]图8为本专利技术保温过程结束后弥散相粒子的透射形貌。
具体实施方式
[0031]本专利技术的均匀化处理过程采用了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，包括如下步骤：(1)升温阶段：合金采用升温速率逐渐减小的升温过程，使弥散相均匀析出并提高AlZnMgCu相的起始融化温度；(2)保温阶段：合金进行均匀化保温过程，使AlZnMgCu相回溶。2.根据权利要求1所述的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，其特征在于：所述的7xxx系合金的升温为从室温升高到475～485℃。3.根据权利要求2所述的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，其特征在于：所述的7xxx系合金的升温过程中，升温速率从大到小逐步减小的过程是加速减小的过程。4.根据权利要求3所述的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，其特征在于：所述的升温过程中的起始升温速率为300～400℃/h，终了升温速率为2～20℃/h。5.根据权利要求4所述的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，其特征在于：所述的升温过程中温度在400～440℃时升温速率为5～50℃/h。6.根据权利要求5所述的低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，其特征在于：所述的升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：温凯，李锡武，李亚楠，熊柏青，李志辉，张永安，闫丽珍，闫宏伟，石国辉，刘红伟，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：