【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有色金属及其制备领域，具体而言，涉及一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铝合金作为一种优秀的工程材料，具有众多优点，因此在各个应用领域得到了广泛使用。首先，铝合金的显著优点之一是其轻量化，拥有较低的密度，这使得它在汽车制造、航空航天、船舶建造以及建筑业等领域中广泛应用。其次，铝合金还表现出优异的抗腐蚀性，适用于户外环境和海洋应用。此外，铝合金还具备良好的导热性和可塑性，因此在电子、包装、运输工具和体育用品等领域得到广泛应用。其中，7xxx系铝合金(al-zn-mg-cu合金)的优势在于其高强度和硬度。7xxx系铝合金在航空工业中广泛应用，用于制造飞机的机身、发动机零部件以及导弹的外壳等。此外，它也被用于制造高强度的自行车车架和军事装备。然而，7xxx系铝合金的一个明显缺点是其相对较低的塑性。虽然这些合金在强度方面非常出色，但它们的延展性和变形能力有限，因此在一些应用中可能受到限制。因此，为了克服这一缺陷，通常需要采用晶粒细化等技术来改善其塑性，以满足特定工程应用的需求。
2、晶粒细化对铝合金的作用在材料工程中至关重要。它是通过控制晶粒尺寸和结构，可以显著改善铝合金的物化性能的工艺。晶粒细化可以提高材料的塑性，使其更容易发生变形不容易破裂。这对于7xxx系铝合金的成形、锻造和深冲等加工成形非常重要。晶粒细化能够减少应力集中，提高材料的变形能力。且有助于提高铝合金的韧性，使其能够更好地抵抗裂纹的扩展。这在受到冲击或振动负载时特别重要，因为细小的晶
3、形变热处理是实现晶粒细化的有效手段之一。虽然铝合金生产中已采用了多种传统的形变热处理方法，但它们在晶粒细化方面的效果有限。为了实现超细晶粒的形成，研究人员多年来通过引入大塑性变形(spd)方法，比如等通道转角挤压(ecap)、高压扭转(hpt)、多向锻造(mdf)等。ecap作为一种制备铝合金超细晶材料的工艺，通过多次挤压和变换挤压方向，显著减小材料的晶粒尺寸。然而，ecap工艺需要复杂的工艺控制，包括温度、速度和挤压角度的调整，以及可能导致表面质量问题和一定的强度降低。hpt是一种制备铝合金超细晶材料的工艺，其核心原理在于通过高压环境下的扭转，引入大量的塑性变形，导致材料晶粒尺寸显著减小。尽管hpt的优点包括显著的晶粒细化和提高材料性能，但这一方法也伴随着高昂的设备成本、可能对材料表面质量的影响以及尺寸范围的限制。mdf是一种制备铝合金超细晶材料的工艺，其核心原理在于通过在多个方向上施加压力，使铝合金材料发生多向的塑性变形，从而显著减小晶粒尺寸。尽管多向锻造的优点包括显著的晶粒细化和提高材料性能，但这一方法也伴随着复杂的工艺控制、可能对表面质量的影响、需要多次锻造操作以及一定尺寸范围的限制。
4、上述工艺方法都面临一系列共同的挑战。这些工艺通常需要昂贵的设备和高度精密的工艺控制，而且需要经历多次超大变形通过动态/静态再结晶细化晶粒。但是spd在低温下难以应用于7xxx系铝合金，对于7xxx系铝合金等沉淀强化型合金，低温进行＞80％以上的变形很难实现。这非常不利于该系合金细晶工艺的广泛应用。由此可见，为了更好满足实际应用需求，急需开发出一种短流程的高效细晶工艺，调控析出相辅助细晶以提高该系合金板材的室温物化性能，其对于快速推进高强度7xxx系铝合金材料的广泛应用具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的第一个技术问题是解决现有技术中的缺陷，提供一种短流程且成本较低、工艺简单，无需高度精密工艺控制的高效细晶工艺，提供一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法。
2、为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法，包括以下步骤：
3、s1.均匀化固溶：将al-zn-mg-cu合金板材初次升温至460℃～470℃，进行初次保温；然后再次升温至475℃～485℃，再次保温，最后通过水淬冷却至室温，以获得固溶态铝合金板材；
4、s2.预变形：将所述步骤s1得到的固溶态铝合金板材迅速浸泡至液氮中，保温5～15分钟，然后进行多道次轧制预变形；
5、s3.中间退火：将所述步骤s2经过预变形后的合金板材加热至350℃～400℃，并保温5～10分钟；
6、s4.高温变形：对所述步骤s3处理后的合金板材进行高温轧制变形，然后通过水淬冷却，获得淬火板材；
7、s5.终变形：将所述步骤s4制得的淬火板材再次迅速浸泡至液氮中，保温5～15分钟，然后进行多道次轧制终变形；
8、s6.固溶再结晶：将经过终变形的合金板材升温至470℃～480℃，保温，然后通过水淬冷却；
9、s7.峰时效：最后，将所述步骤s6处理后的合金板材置于时效炉中进行峰时效处理，即得到基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金。
10、作为优选的方案，所述步骤s1中，所述初次升温与所述再次升温的速率均为20℃～40℃/h；所述初次保温的时间为16小时，所述再次保温的时间为8小时。
11、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述多道次轧制预变形的变形量为20％～60％，道次压下量为1-3mm；
12、作为优选的方案，所述步骤s3中，所述中间退火使用盐浴炉或者感应加热，且升温速率＞100℃/min；
13、作为优选的方案，所述步骤s4中，高温轧制变形的条件为：变形量为10～40％，道次压下量为10～20％，单向轧制。
14、作为优选的方案，所述步骤s5中，超低温终变形的条件为：变形量为10～20％，道次压下量为5～20％，单向轧制。
15、作为优选的方案，所述步骤s6中，所述升温的速率为5～10℃/分钟，且所述保温的时间为1小时。
16、作为优选的方案，所述步骤s7中，所述时效炉的温度为110℃～130℃，所述峰时效处理的时效时间为15h～25h。
17、本专利技术上述制备方法中，各步骤操作的原理包括：
18、(1)均匀化固溶热处理：首先针对al-zn-mg-cu合金板材中第二相过多、尺寸大，导致失去强化作用并易引发集体脱溶和裂纹源的问题，本专利技术采用两步固溶处理。此方法通过逐步提高固溶温度，防止组织过烧，并显著减少第二相尺寸和数量，提高基体固溶程度。经过淬火后，合金的过饱和程度增加，时效驱动力增大。具体操作如下：将第一步的固溶温度设在460℃～470℃，为第二步固溶提供准备，溶解粗大第二相，且温度相对低，降低晶粒长大倾向；第二步固溶处理的温度设在4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述初次升温与所述再次升温的速率均为20～40℃/h；所述初次保温的时间为16小时，所述再次保温的时间为8小时。
3.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述多道次轧制预变形的变形量为20～60％，道次压下量为1-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述中间退火使用盐浴炉或者感应加热，且升温速率＞100℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，高温轧制变形的条件为：变形量为10～40％，道次压下量为10～20％，单向轧制。p>
6.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，超低温终变形的条件为：变形量为10～20％，道次压下量为5～20％，单向轧制。
7.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述升温的速率为5～10℃/分钟，且所述保温的时间为1小时。
8.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中，所述时效炉的温度为110～130℃，所述峰时效处理的时效时间为15h～25h。
9.一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金，其特征在于，所述基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金由权利要求1-8任意一项制备方法制备而得。
10.一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金在有色金属技术领域中的应用，其特征在于，所述应用包括将权利要求9所述基于应变诱导析出和粒子诱导形核的Al-Zn-Mg-Cu合金应用在有色金属技术领域。
...【技术特征摘要】
1.一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述初次升温与所述再次升温的速率均为20～40℃/h；所述初次保温的时间为16小时，所述再次保温的时间为8小时。
3.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述多道次轧制预变形的变形量为20～60％，道次压下量为1-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述中间退火使用盐浴炉或者感应加热，且升温速率＞100℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种基于应变诱导析出和粒子诱导形核的al-zn-mg-cu合金的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，高温轧制变形的条件为：变形量为10～40％，道次压下量为10～20％，单向轧制。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：左锦荣，张庆东，杨晨，束学道，李子轩，谯自健，谢重阳，徐海洁，游军军，高明江，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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