7050铝合金环锻件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及金属材料加工技术领域，尤其是涉及一种7050铝合金环锻件及其制造方法。7050铝合金环锻件的制造方法，包括如下步骤：(a)对7050铝合金棒坯加热处理后进行多向锻造，得到坯料；(b)将坯料进行冲孔，得到环形坯料；将环形坯料加热后进行预轧制和轧制成形，得到环坯；(c)将环坯进行双级固溶处理后，进行冷胀形，然后进行人工时效处理。本发明专利技术采用细晶强化、固溶强化、时效强化等复合强化手段提高7050合金环锻件的切向、轴向、径向三个方向的拉伸性能，让锻件的三向力学性能同时满足航空航天用7050合金零件新的要求：抗拉强度≥560MPa，屈服强度≥470MPa，断后延伸率≥5％。断后延伸率≥5％。断后延伸率≥5％。

【技术实现步骤摘要】
7050铝合金环锻件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及金属材料加工
，尤其是涉及一种7050铝合金环锻件及其制造方法。

技术介绍

[0002]7050铝合金为高强度铝合金，主要应用于航空航天、轨道交通等高新
，对产品的强度、韧性和耐腐蚀等方面的综合性能要求很高。目前7050铝合金环锻件主要生产工序为：发料
→
下料
→
加热(加热温度一般为420～440℃)
→
制坯(镦粗、冲孔)
→
轧制成形，然后通过后续固溶、冷变形和人工时效处理获得满足使用要求的性能。按照现有工艺生产的7050合金环锻件的抗拉强度通常在460～530MPa之间，抗拉强度很难达到560MPa以上，并且切向、横向、高向的延伸率差异比较大，高向延伸率通常仅为2％～4％，不能满足航空航天用7050合金零件新的要求。
[0003]7050铝合金元素Zn、Mg、Cu含量高，Zn、Mg、Cu等强化相形成元素容易在铸造组织的晶界上富集形成脆性低熔点的晶间相，同时Fe、Mn、Si杂质元素沿晶界聚集分布，导致晶界脆化，按照常规的锻造加热方式很难消除，在锻造和热处理过程中，晶间相、脆化的晶界诱发裂纹萌生，导致锻件探伤不合格。同时强化相形成元素在晶界聚集，导致基体中强化相形成元素的含量降低，降低时效强化的效果，导致锻件的抗拉强度较低。为了降低晶间相、脆化的晶界对7050铝合金锻件性能的影响，通常采用均匀化退火，均匀化退火后一般都会冷却至室温然后加热至锻造加热温度进行加热、保温再进行锻造，均匀化退火周期基本在20～30h甚至更长，生产效率低，综合成本较高。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供7050铝合金环锻件的制造方法，以解决现有技术中存在的7050合金环锻件性能不足及在锻造和热处理过程中易开裂导致的产品合格率低等技术问题。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供具有优异拉伸性能的7050铝合金环锻件。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]7050铝合金环锻件的制造方法，包括如下步骤：
[0009](a)对7050铝合金棒坯加热处理后进行多向锻造，得到坯料；所述加热处理包括：在460～482℃条件下保温12～15h，然后在420～442℃条件下保温3～5h；
[0010](b)将所述坯料进行冲孔，得到环形坯料；将所述环形坯料于420～440℃加热后进行预轧制，再将预轧制处理后的坯料于420～440℃加热后进行轧制成形，得到环坯；
[0011](c)将步骤(b)得到的环坯进行双级固溶处理后，进行冷胀形，然后进行人工时效处理；
[0012]其中，所述多向锻造包括：沿所述棒坯的轴向、一个径向和另一径向各进行至少一
次拔长和镦粗，然后再沿轴向进行拔长，得到坯料；每个方向镦粗的变形量为25％～55％，每个方向拔长的变形量为25％～60％；所述一个径向与所述另一径向相互垂直。
[0013]本专利技术的7050铝合金环锻件的制造方法，在锻造加热时，先进行460～482℃的高温加热，使晶界相及杂质元素通过扩散充分溶入基体中，然后降温至420～442℃进行保温，提高晶界和晶内合金元素的均匀性，降低晶界脆性，极大的避免坯料在锻造和热处理过程中开裂导致的产品报废的问题，提高锻件的合格率；同时相较于传统均匀化退火后再进行加热锻造的工艺，生产效率显著提高。通过控制锻造方式以及镦粗和拔长的变形量，提高改锻过程坯料的温度场和应变场的均匀性，从而获得更加均匀细小的晶粒组织，利用细晶强化机制提高锻件的抗拉强度和塑性。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(a)中，所述加热处理包括：在460～470℃条件下保温8～12h，然后在475～482℃条件下保温4～5h，再在420～442℃条件下保温3～5h。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，所述多向锻造的始锻温度为400～440℃，终锻温度≥360℃。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述多向锻造的镦粗过程中，进行多次下镦操作直至达到预设变形量；其中，每次下镦50～80mm，相邻两次下镦操作之间间隔停顿4～8s。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述冲孔包括：冲头直径为185～250mm，冲头外形面为角度为2
°
～3
°
的圆锥面。将冲头的小头端压入坯料中，压入深度为坯料高度的2/3～3/4，将坯料带冲头翻面放入冲孔模具中，将相同尺寸的冲头的大头端对中后压入坯料中，将冲孔心料冲掉。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，所述预轧制中，轧制变形量为30％～60％。在所述预轧制过程中，坯料沿轴向方向的高度不减小。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，所述轧制成形中，轧制变形量为35％～60％。在所述轧制成形中，轧制前后，坯料的高度减少4～8mm。
[0020]在本专利技术的具体实施方式中，所述双级固溶处理包括：所述环坯于465～470℃条件下保温4～6h，然后于475～482℃保温6～10h，水冷。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，所述环坯出炉转移时间≤10s；所述水冷中，水温为35～65℃，在水中冷却的时间为5～30min。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，所述冷胀形的冷胀形量为2％～4％。其中，所述冷胀形量的计算方式为(d3‑
d2)/d2，即2％≤(d3‑
d2)/d2≤4％，d2为轧制成形后的环坯内径，d3为冷胀形处理后的环坯内径。
[0023]在本专利技术的具体实施方式中，所述冷胀形在所述双级固溶处理后的3h内完成。
[0024]在本专利技术的具体实施方式中，所述人工时效处理制度为现有的标准的双级时效制度。
[0025]本专利技术还提供了采用上述任意一种方法制造得到的7050铝合金环锻件。
[0026]在本专利技术的具体实施方式中，所述7050铝合金环锻件的切向、轴向、径向的拉伸性能均满足：抗拉强度≥560MPa，屈服强度≥470MPa，断后延伸率≥5％。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术的制造方法，采用一定的加热条件，极大的避免坯料在锻造和热处理过程中开裂导致的产品报废的问题，提高锻件的合格率；同时相较于传统均匀化退火后再进
行加热锻造的工艺，生产效率显著提高；
[0029](2)本专利技术的制造方法，通过控制锻造方式以及镦粗和拔长的变形量，提高改锻过程坯料的温度场和应变场的均匀性，从而获得更加均匀细小的晶粒组织，利用细晶强化机制提高锻件的抗拉强度和塑性；
[0030](3)本专利技术采用细晶强化、固溶强化、时效强化等的复合强化手段提高7050合金环锻件的切向、轴向、径向三个方向的拉伸性能，让锻件的三向力学性能同时满足航空航天用7050合金零件新的要求：抗拉强度≥560MPa，屈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.7050铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)对7050铝合金棒坯加热处理后进行多向锻造，得到坯料；所述加热处理包括：在460～482℃条件下保温12～15h，然后在420～442℃条件下保温3～5h；(b)将所述坯料进行冲孔，得到环形坯料；将所述环形坯料于420～440℃加热后进行预轧制，再将预轧制处理后的坯料于420～440℃加热后进行轧制成形，得到环坯；(c)将步骤(b)得到的环坯进行双级固溶处理后，进行冷胀形，然后进行人工时效处理；其中，所述多向锻造包括：沿所述棒坯的轴向、一个径向和另一径向各进行至少一次拔长和镦粗，然后再沿轴向进行拔长，得到坯料；每个方向镦粗的变形量为25％～55％，每个方向拔长的变形量为25％～60％；所述一个径向与所述另一径向相互垂直。2.根据权利要求1所述的7050铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，所述加热处理包括：在460～470℃条件下保温8～12h，然后在475～482℃条件下保温4～5h，再在420～442℃条件下保温3～5h。3.根据权利要求1所述的7050铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，所述多向锻造的镦粗过程中，进行多次下镦操作直至达到预设变形量；其中，每次下镦50～80mm，相邻两次下镦操作之间间隔停顿4～8s；优选的，所述多向锻造的始锻温度为400～440℃，终...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙祥，任永海，韩森霖，王超，程治，江飞龙，司马福，朱亚君，
申请(专利权)人：贵阳安大宇航材料工程有限公司，
类型：发明
国别省市：