一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺制造技术

本发明专利技术属于金属热处理领域，尤其涉及一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺，该回归再时效工艺的特点在于，包括：预时效处理，将7175铝合金挤压型材加热到120℃，升温速率为10℃/min，保持10h；回归处理，将预时效处理的7175铝合金加热到185℃，升温速率为40℃/min，保持40min；再时效处理，将所述回归处理后的7175铝合金挤压型材冷却到室温重新加热到120℃，保持10h，升温速率为10℃/min。本发明专利技术提供的回归再时效工艺能够在保证强度的前提下，大幅提高抗腐蚀性能、有效缩短时效处理时间，有利于扩大7175在航空领域的适用范围、提高产品生产效率及节约成本。生产效率及节约成本。生产效率及节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺


[0001]本专利技术属于金属热处理领域，尤其涉及一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺。

技术介绍

[0002]7000系列铝合金属于Al
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Zn
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Mg
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Cu合金，由于其密度小、强度高、加工和焊接性能好，广泛应用于航空航天和民用工业等领域。为了满足现代航空航天和运输业快速发展对该系列合金的性能更高要求，一些学者对该合金的热处理工艺进行了大量研究，并取得了许多可观的成果。
[0003]7000系列铝合金是一种典型的时效强化合金。时效处理的目的是从过饱和固溶体中析出第二相，以增强合金的基体。沉淀相的大小、数量和分布决定了强度、韧性和合金的抗应力腐蚀性能。典型的时效处理包括：峰值时效(T6)、双级时效、回归再时效(RAA)和双峰时效。
[0004]峰值时效(T6)是一种追求高强度的时效，峰值时效后，晶内的GP区和细小弥散的η
’
相析出，共晶连续分布的η相分布在晶界上，这种晶界微观结构对应力腐蚀开裂和剥落腐蚀开裂非常敏感。经过该处理后，强度达到峰值，但抗应力腐蚀开裂性较差，这在很大程度上限制了7000系合金的最优性能匹配能力。
[0005]双级时效包括两个阶段：1、成核阶段(低温时效)；2、稳定阶段(高温时效)。均匀的圆盘状相主要形成在合金内，较大尺寸的η
’
相沉淀，粗糙且稳定的η相形成在大角度晶界上。随着时间的延长，晶内η
’
相粗化，晶界上稳定的η相长大，晶界上有明显的无沉淀区。双重时效后，不连续的大块沉淀相分布在晶界上，边界组织提高了应力腐蚀抗力，但基体中的强化相长大粗化，使合金强度下降约10％
‑
15％，塑性和韧性均有不同程度的下降。为了改善7000系列铝合金的双级时效处理，研究人员提出了强度接近T6、抗应力腐蚀在T73和T76之间的T736热处理。
[0006]为了具备更优异的力学性能和抗腐蚀性能的匹配能力，继而又引申出了回归再时效(RRA)。RRA主要分为三个阶段：第一阶段T6峰时效，时效后在晶内弥散析出半共格η
’
，晶界形成链状非共格的η相；第二阶段高温短时处理后，晶内η
’
重新固溶，晶界上的连续链状沉淀相开始融合，不再是连续分布，这种晶界结构提高了抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀能力，但晶内重溶的η
’
相使合金的强度大大降低；第三阶段是再次T6时效，强度达到峰值，晶内析出部分相干分散的η
’
，晶界上仍有不连续的非共格η相颗粒。
[0007]近年来，对7000系列合金RRA工艺的研究十分受欢迎。J.Long等人研究了7A55铝合金在连续RRA处理的微观组织和力学性能的演变。但由于RRA工艺的二次时效温度较高，保温时间(回溶)较短，还存在诸多复杂的过程，以及无法在工业中实际应用，一直都是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有技术下RRA工艺二次时效温度较高、保温时间较短，且无法在工业中应用等问题，提供一种用于7175铝合金挤压型材的回归再时效工艺，该时效工艺能够缩短时效处理时间，节约成本，同时经过回归再时效能在保持强度的同时提高7175铝合金的抗腐蚀性能，且该工艺能在实际生产中应用。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤：固溶处理、预时效处理、回归处理、再时效处理，其特征在于，所述固溶处理中，还包括淬火，淬火方式为水淬；所述预时效处理的时效温度为115
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125℃，升温速率为10℃/min，保温时间为8
‑
12h，预时效处理为峰值时效，是一种高强度时效；所述回归处理的时效温度为165
‑
185℃，保温时间为40
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60min，回归处理为高温短时处理，是一种析出相回溶的手段；所述再时效处理的时效温度为100
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120℃，保温时间为8
‑
10h。
[0011]作为优选，所述水淬工艺中，水温为25℃，冷却前后水温变化不超过5℃，淬火转移时间不超过25s。
[0012]作为优选，预时效处理后快速升温到回归处理的时效温度，升温速率为40℃/min。
[0013]作为优选，回归处理后采用炉冷的方式冷却。
[0014]作为优选，在时效处理后出炉，室温下空气冷却。
[0015]作为优选，其回归再时效处理工艺最佳条件为：预时效处理的时效温度为120℃，保温时间10h；回归处理的时效温度为185℃，保温40min；再时效处理的时效温度为120℃，保温10h；在此条件下，合金的抗拉强度为639.9MPa、屈服强度为566.8MPa、伸长率12.5％、电导率22S/m，硬度为250HV，抗应力腐蚀能力：可以在350MPa加载50天未发现断裂迹象。剥落腐蚀等级为EB。
[0016]本专利技术一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺，其设计原理如下：
[0017]7000系列铝合金是一种典型的时效强化合金。时效处理的目的是从过饱和固溶体中析出第二相，以增强合金的基体。沉淀相的大小、数量和分布决定了强度、韧性和合金的抗应力腐蚀性能。典型的时效处理包括：峰值时效(T6)、双级时效、回归再时效(RAA)和双峰时效。为了具备更优异的力学性能和抗腐蚀性能的匹配能力，本专利技术采用该回归再时效工艺，其最大优点是可以在保证强度的前提下提高其抗腐蚀能力；
[0018]其中：预时效处理主要是为了得到最高强度(T6)，在微观组织中呈现析出相在晶内和晶界弥散析出，回归处理是为了让晶界上的细小的析出相回溶，在晶界处一些较大的相继续长大，呈现明显的断续分布状态(粗大相)，再时效处理将高温度短时间处理后晶内回溶的相重新弥散析出，同时晶界上的相进一步长大，使7175铝合金同时兼顾了强度和抗腐蚀性的微观组织特征；
[0019]回归再时效工艺的难点在于回归温度和保温时间的选择上，时间过长，温度过高都会导致晶粒长大、析出相过分长大、回溶等；温度和时间不足会导致晶界上的链状沉淀相回溶不充分，晶内η
’
相回溶不充分，再时效处理时又会让晶内的析出相过分长大，进而影响强度。
[0020]最终，经过本专利技术回归再时效工艺处理后铝合金的晶内组织与T6时效相似，晶界组织与双级时效相似，由于峰时效和双级时效的优点相结合，该工艺可以使合金具有良好
的抗应力腐蚀性、强度和韧性。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0022]1、本专利技术提供的回归再时效工艺对7175铝合金挤压型材采用回归再时效处理，与现有技术相比不仅能够缩短时间，同时可以在保证强度的前提下可以提高7175铝合金的抗腐蚀性能。本专利技术能够完美地克服之前工艺的弊端，使7175型材可以更好地应用在航空领域。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤：固溶处理、预时效处理、回归处理、再时效处理，其特征在于，所述固溶处理中，还包括淬火，淬火方式为水淬；所述预时效处理的时效温度为115
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125℃，升温速率为10℃/min，保温时间为8
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12h；所述回归处理的时效温度为165
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185℃，保温时间为40
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60min；所述再时效处理的时效温度为100
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120℃，保温时间为8
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10h。2.根据权利要求1所述的一种航空用7175铝合金回归再时效热处理工艺，其特征在于，所述水淬工艺中，水温为25℃，冷却前后水温...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠超，孙有政，曹善鹏，唐和壮，王兴瑞，汲庆涛，郭丰佳，史晓明，朱鹏程，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：