一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺制造技术

一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤：铝合金常规固溶处理后按Ｔ６工艺参数进行峰值时效及高温回归处理：所述高温回归处理是直接从峰时效温度以１℃～１０℃／分钟的升温速率随炉直接加热至１７０℃～２００℃，保温后，水淬，然后，再按Ｔ６工艺参数再时效强化：本发明专利技术从控制时效热处理工艺出发，首先进行峰值时效，使晶内和晶界析出细小弥散的ＧＰ区和η′相，接着优化回归工艺，直接以一定升温速率升温并保温，进行高温回归处理。本发明专利技术通过优化热处理工艺，免去高温回归前的水淬，减少合金构件内部因淬火产生的残余应力，简化热处理工序，提高热处理设备利用率，降低生产能耗，节约生产时间，节省生产成本，在保持超高强铝合金强度不降低的基础上，提高合金的电导率水平和抗应力腐蚀性能，适合大尺寸构件的工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，可有效改善超高强铝合 金抗应力腐蚀性能，属于金属材料热处理
，特别是铝合金热处理

技术介绍
广泛用于飞机结构的Al-Zn-Mg-Cu系合金，经常在腐蚀性较强的环境下使用，但 该系合金峰时效状态下应力腐蚀敏感性较高，严重影响了合金使用的安全性和可靠性。为 了充分发挥超高强铝合金的强度优势，必须在保持合金强度的同时提高其抗应力腐蚀性 能。为了提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的抗应力腐蚀性能，1961年美国铝业公司开发了 T73双级过时效制度，减少了应力腐蚀和剥落腐蚀的敏感性，但由于晶内强化相粗化，使强 度降低10 15%。同年又开发了 T76制度，过时效程度比T73轻，目的是提高材料的抗剥 落腐蚀能力。为了兼顾强度和抗应力腐蚀性能，还开发了 T736(后来命名为T74)制度，其 时效程度介于Τ76和Τ73之间。这些热处理工艺在提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的SCC性能的 同时，强度都有不同程度的损失。1974年以色列飞机公司的B. Cina提出了一种三级时效工艺抓回归再时效(RRA) 处理工艺。这种热处理工艺是将峰时效状态合金在较高温度下保温较短时间，使得晶内析 出相溶解，晶界析出相发生粗化并呈不连续分布，然后再进行一次Τ6处理，使回溶溶质原 子重新析出，合金恢复Τ6状态强度，同时晶界析出相进一步粗化，从而使合金获得相当于 Τ6状态的强度和Τ73状态的抗应力腐蚀性能。但该工艺第二级时效时间很短，只有几秒到 几十秒，无法满足工业化生产的需要。1989年美国铝业(Alcoa)公司针对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金7150的板材和挤 压件开发了一种新型的T77热处理，随后又将这种热处理状态应用于7055合金。波音777 客机上就采，用了 7055-T77厚板，从而使RRA处理工艺开始步入实用阶段。但采用常规的 RRA处理工艺合金在第一级时效后要出炉进行水冷，随后再重新升温进行回归处理，浪费 了很多的能源，降低了设备利用率，增加了产品的生产成本，而且淬火过程中出现的残余应 力，会提高应力腐蚀敏感性，使合金在服役过程中产生变形，尺寸精度得不到保证，限制了 合金的使用
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、生 产成本低的超高强铝合金回归再时效热处理工艺，在保持超高强铝合金强度不降低或有所 提高的基础上，有效提高合金抗应力腐蚀性能。本专利技术一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤第一步铝合金常规固溶处理第二步按T6工艺参数进行峰值时效及高温回归处理将第一步固溶处理后的铝合金按T6工艺进行峰时效，然后以1°C 10°C/分钟的 升温速率随炉直接加热至170°C 200°C，保温30分钟 120分钟后，水淬，进行高温回归 处理；第三步按T6工艺参数再时效强化将第二步所得铝合金按T6工艺再进行峰值时效，出炉空冷。本专利技术中，所述水淬冷却介质为冰水或室温水。本专利技术由于采用上述工艺方法，从 控制时效热处理工艺出发，首先进行峰值时效，使晶内和晶界析出细小弥散的GP区和η ‘ 相。接着优化回归工艺，不进行出炉淬火处理，转而随炉以一定的升温速率升温并保温一段 时间，进行高温回归处理，使较小尺寸的析出相重新回溶到基体中，而较大尺寸的析出相则 长大粗化，然后中断高温时效，进行再次时效，使晶内析出相重新析出，以获得类似T6状态 的强度性能，同时尽可能使晶界析出相粗大，不连续并减少合金中位错的密度，从而在不降 低峰值强度的基础上，显著的改善超高强铝合金抗应力腐蚀性能。与现有技术相比，具有以 下优点和积极效果(1)通过优化热处理工艺，免去高温回归前的冷水淬火，减少合金构件内部因淬火 产生的残余应力。(2)简化了热处理工序，提高了热处理设备利用率，大量降低了生产能耗，节约了 生产时间，节省了生产成本。(3)采用连续升温回归方式，降低回归过程中合金内部温度梯度差，可以实现工业 化大尺寸构件的热处理。(4)采用本专利技术工艺方法，获得的超高强铝合金基体中的溶质原子以GP区和亚稳 相的形式析出，使合金强度接近或达到峰时效强度；而在晶界形成断续分布的粗大平衡相， 使之在保持超高强铝合金强度不降低的基础上，提高了合金的电导率水平和抗应力腐蚀性 能。(5)通过改善超高强铝合金的应力腐蚀性能，进一步提高了合金构件的安全可靠 性，延长了构件的使用寿命，扩大了铝合金的使用范围。综上所述，本专利技术工艺方法简单、操作方便、在保持超高强铝合金强度不降低或有 所提高的基础上，有效提高合金抗应力腐蚀性能，生产成本低；可实现工业化生产，可替代 现有超高强铝合金传统热处理工艺。附图说明附图1是7A55铝合金采用T6工艺峰值时效后以2 X 10_6/秒应变速率下的拉伸曲 线.附图2是7A55铝合金常规RRA热处理后以2X 10_6/秒应变速率下的拉伸曲线；附图3是7A55铝合金2. 3°C /分钟连续升温RRA热处理后以2X 10_6/秒应变速 率下拉伸曲线；附图4是7A55铝合金5°C /分钟连续升温RRA热处理后在惰性气体环境中的慢应 变速率拉伸曲线；附图5是7A55铝合金7。C /分钟连续升温RRA热处理后在惰性气体环境中的慢应 变速率拉伸曲线；附图6是7A55铝合金峰值时效的晶内晶界析出相形貌透射电镜照片；附图7是7A55铝合金常规RRA热处理晶内晶界析出相形貌透射电镜照片；附图8是7A55铝合金以2. 3°C /分钟连续升温RRA热处理晶内晶界析出相形貌透 射电镜照片；附图1中1是在空气环境中的拉伸曲线；2是在3% NaCl+0. 5% H2O2溶液中的拉 伸曲线；附图2中3是在空气环境中的拉伸曲线；4是在3% NaCl+0. 5% H2O2溶液中的拉 伸曲线；附图3中5是在惰性气体环境中的拉伸曲线；6是在3% NaCl+0. 5% H2O2溶液中 的拉伸曲线；附图4中7是在惰性气体环境中的拉伸曲线；8是在3% NaCl+0. 5% H2O2溶液中 的拉伸曲线；附图5中9是在惰性气体环境中的拉伸曲线；10是在3% NaCl+0. 5% H2O2溶液 中的拉伸曲线；从图1、图2、图3、图4、图5的拉伸曲线可以看出在空气、惰性气体、3% NaCl+0. 5% H2O2溶液三种介质中，T6峰时效状态下7A55铝合金在3% NaCl+0. 5% H2O2溶 液中强度损失最大，几乎没有塑性平台，抗应力腐蚀性能最差；连续升温RRA7A55铝合金的 强度损失值与常规RRA相当，但其拉伸曲线塑性平台较常规RRA增宽，断裂时间延长。这表 明采用连续升温RRA处理后，合金抗应力腐蚀性能较常规RRA有一定提高，其中2. 3°C /分 钟连续升温RRA效果最为显著。图6、图7、图8分别是铝合金T6峰时效、常规RRA和2. 3°C /分钟连续升温RRA时 效后晶内、晶界析出相透射电镜形貌图。从图中可以看出铝合金经T6峰时效后，晶界析出 相尺寸较小，呈连续链状分布；而常规RRA和连续升温RRA的晶界析出相呈粗大断续分布， 这种粗大的析出物组织有利于提高合金抗应力腐蚀性能。比较图7、图8可以看出，铝合金 常规RRA和连续升温RRA时效晶内析出相尺寸较T6峰时效只是有少许长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤：　　第一步：铝合金常规固溶处理；　　第二步：按Ｔ６工艺参数进行峰值时效及高温回归处理：　　将第一步固溶处理后的铝合金按Ｔ６工艺进行峰时效，然后，直接从峰时效温度以１℃～１０℃／分钟的升温速率加热至１７０℃～２００℃，保温３０分钟～１２０分钟后，水淬，进行高温回归处理；　　第三步：按Ｔ６工艺参数再时效强化：　　将第二步所得铝合金按Ｔ６工艺再进行峰值时效，出炉空冷。

【技术特征摘要】
一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺，包括以下步骤第一步铝合金常规固溶处理；第二步按T6工艺参数进行峰值时效及高温回归处理将第一步固溶处理后的铝合金按T6工艺进行峰时效，然后，直接从峰时效温度以1℃～10℃/分钟的升温速率加热至170℃～200℃，保温30分钟～120分钟后，水淬，进行高温回归处理；第三步按T6工艺参数再时效强化将第二步所得铝合金按T6工艺再进行峰值时效，出炉空冷。2.根据权利要求1所述的一种超高强铝合金回归再时...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子樵，闫焱，龙佳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]