一种实现超高强Al-Zn-Mg-Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺制造技术

本发明专利技术属于铝合金热处理技术领域，具体涉及一种实现超高强Al

【技术实现步骤摘要】
一种实现超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺


[0001]本专利技术属于铝合金热处理
，具体涉及一种实现超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺。

技术介绍

[0002]Al
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Zn
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Mg
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Cu合金(7xxx系)是铝合金中强度最高的一个系列，具有比强度高、耐应力腐蚀性能强、热加工性能好等优点，是公认的航空航天与武器装备领域主干材料，然而目前Al
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Zn
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Mg
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Cu合金成形主要诉诸于热加工，合金在热加工过程中存在变形/温度不均匀以及回复/再结晶难以控制的问题，会导致如亚晶转变、晶粒粗大、相析出等组织演变或转变，从而大幅削弱合金的细晶组织与高强度优势。
[0003]针对这些问题，近些年，国内发展出超低温成形工艺，固溶态Al
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Zn
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Mg
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Cu合金在超低温(液氮)温度下变形可抑制强化相的动态析出，仅产生加工硬化(位错累积)，出现变形伸长率和硬化指数提高的“双增效应”，合金在70％～90％轧制量下未出现断裂和碎裂，然而超低温成形工艺条件要求苛刻，制造成本极高，目前仅用于试制少量航天领域零部件。此外，超低温成形制造的Al
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Zn
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Mg
‑/>Cu合金经时效处理后，合金中仍然存在高密度位错，严重降低了Al
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Zn
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Mg
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Cu合金的塑韧性且导致后续加工成形困难，侯陇刚等(侯陇刚，刘明荔，王新东等，高强7050铝合金超低温大变形加工与组织、性能调控，金属学报，2017，53(9):1075
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1089)对铸造7050铝合金进行91％变形量的超低温轧制和80℃/72h时效后，合金的抗拉强度与热轧态相比由600MPa提升至650MPa，伸长率由16.8％降低至12.0％。
[0004]目前，大量文献研究了Al
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Zn
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Mg
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Cu合金的变形、固溶及时效工艺，但是针对该合金的冷变形工艺鲜有研究，通常认为，高元素含量的Al
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Zn
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Mg
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Cu合金室温成形性能极差，不具备冷加工的条件。
[0005]综上所述，Al
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Zn
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Mg
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Cu合金的热加工和超低温加工难以同时获得超高强与良好的塑性，并且存在工艺复杂、回炉保温时间长、能耗大、加工成本高等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种实现超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺，具备在实现合金冷轧的同时还可以细化晶粒，从而增加塑韧性及耐蚀性的优点，解决了Al
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Zn
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Mg
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Cu合金的热加工和超低温加工难以同时获得超高强与良好的塑性，并且存在工艺复杂、回炉保温时间长、能耗大、加工成本高的问题。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0008]一种实现超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺，包括以下步骤：
[0009]1)将超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金在300～420℃下进行高温预时效，热处理炉的升温速率为1～15℃/min，保温时间为1～14h；保温结束后冷却至200℃以下，取出超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金；
[0010]2)将取出的超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金在1～100℃下进行连续冷轧，道次压下量控制在10％～30％，总压下量为70％～95％；
[0011]3)在冷轧后，对超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金进行短时高温再结晶退火，温度为470～490℃，保温时间为10～30min；
[0012]4)最后对超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金进行终时效处理，温度为80～150℃，保温时间为1～36h，保温结束后冷却，得到成品。
[0013]进一步地，步骤1)中，所述超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金成分质量百分比为：
[0014]Zn：5％～12％
[0015]Mg：1.2％～2.8％
[0016]Cu：1.0％～2.3％
[0017]Zr：0.1％～0.2％
[0018]Fe：＜0.12％
[0019]Si：＜0.12％
[0020]其余为Al。
[0021]进一步地，步骤1)中，冷却方式为随炉冷却或开炉门空冷。
[0022]进一步地，步骤2)中，冷轧方式为同步轧制或异步轧制。
[0023]进一步地，采用异步轧制时，异速比为1.05～1.28，道次压下量控制在10％～20％。
[0024]进一步地，步骤3)中，短时高温再结晶退火在马弗炉或盐浴炉中进行。
[0025]进一步地，采用盐浴炉时，加热介质为硝酸钾。
[0026]进一步地，步骤4)中，时效处理后，冷却方式采用水淬。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]1、本专利技术在前期研究的基础上，以常用Al
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Zn
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Mg
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Cu高强航空铝合金为例，采用高温预时效、冷轧变形和短时高温固溶相结合的形变热处理方法，在实现合金室温冷轧的同时，显著细化晶粒，实现良好的强塑性匹配，兼具节能高效和成本低廉的特点。
[0029]2、本专利技术在较高温阶段预析出硬质大颗粒MgZn2粒子(1～3μm)，此时基体合金元素含量降低导致变形抗力降低，可实现连续冷轧，同时MgZn2粒子在冷变形过程中与基体的剧烈作用增加基体的位错累积密度，再通过短时高温再结晶退火，大大增加了再结晶形核速率，实现合金细化晶粒的目的，从而克服Al
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Zn
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Mg
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Cu合金强塑性不能兼顾的问题。
[0030]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)将超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金在300～420℃下进行高温预时效，热处理炉的升温速率为1～15℃/min，保温时间为1～14h；保温结束后冷却至200℃以下，取出超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金；2)将取出的超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金在1～100℃下进行连续冷轧，道次压下量控制在10％～30％，总压下量为70％～95％；3)在冷轧后，对超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金进行短时高温再结晶退火，温度为470～490℃，保温时间为10～30min；4)最后对超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金进行终时效处理，温度为80～150℃，保温时间为1～36h，保温结束后冷却，得到成品。2.根据权利要求1所述的实现超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金连续冷轧的形变热处理工艺，其特征在于：步骤1)中，所述超高强Al
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Zn
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Mg
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Cu合金成分质量百分比为：Zn：...

【专利技术属性】
技术研发人员：任建，孙月花，宋广生，孟昊，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：