一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法
【专利摘要】本发明是一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于：该方法是在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金T6、T74、T73、T76、T77、T78或T79人工时效工艺前增加预时效，预时效制度的加热温度为80℃～115℃，时效时间为4～96小时。该方法适用的铝合金化学成分及重量百分比为：Zn5.0～12.0%，Mg1.2～3.2%，Cu1.0～3.0%，Zr0.04～0.30%或Cr0.10～0.40%，Si≤0.50%，Fe≤0.50%，Ti≤0.10%，其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，余量为Al。该方法适用于生产航空航天、船舶及汽车用铝合金厚板、薄板、锻件和挤压材。
【专利说明】—种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，属于金属材料工程【技术领域】。采用本方法生产的新型铝合金制品具有优异的强度及韧性。
【背景技术】
[0002]近年来，本领域发展了一些超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金如7055，7449、7068及7085等；亦发展了一些提高材料强韧性能的工艺方法如T6、T73、T74、T76、T77、T78及T79
热处理工艺等。
[0003]T77、T78及T79等热处理工艺的设计思路是采用较浅的过时效，以保证材料高强度水平。T77时效工艺通过较高温短时的二级时效控制GP区的转变及回溶，提高材料韧性及耐蚀性能，随后急冷建立材料亚稳态，在经过三级时效进一步析出GP区，保证材料高强度水平；T78及Τ79时效工艺与Τ77时效工艺设计思路相近，均采用较浅时效控制材料强度的降低。
[0004]现代机械设计更注重低能耗及高寿命，为满足飞行器、汽车及船舶等运输机械长航时、高寿命及经济性的需求，高性能材料的需求越来越高。作为飞行器主要结构材料的铝合金，一般用量占整机重量的30%以上，最高可达到接近80%。所以，对Al-Zn-Mg-Cu系材料强度及强韧综合性能的要求越来越高。
【发明内容】
[0005]本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其目的是进一步提高Al-Zn-Mg-Cu系材料强度及强韧综合性能。
[0006]Al-Zn-Mg-Cu系铝合金为高强铝合金，合金以沉淀强化为主，固溶后组织析出规律为:过饱和固溶体一GP区一η ’ 一 η。GP区与基体共格；η ’相与基体半共格；Π相为平衡相。根据形成条件不同，GP区在室温下即可形成；120°C以上，GP区开始向η ’相转变；143°C以上，η’相向η相转变，而小于临界尺寸的GP区回溶基体。
[0007]本发明技术方案依据上述原理，研究长时时效对析出相的种类及形态的影响，研究表明120°C以下GP区充分析出，随着温度升高其尺寸亦增大，达到溶质原子与平衡。
[0008]本发明技术方案的内容是:
[0009]该种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:该方法是在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金T6、T74、T73、T76、T77、T78或T79人工时效工艺前增加预时效，预时效制度的加热温度为80°C~115°C，时效时间为4~96小时。
[0010]预时效与之后进行的T6、T74、T73、T76、T77、T78或Τ79人工时效第一级时效温度低 10 ~35。。。
[0011]预时 效采用连续或阶梯式加热保温的方式完成。
[0012]预时效制度的加热温度为80°C~89°C，时效时间为4~96小时。
[0013]预时效制度的加热温度为90°C~99°C，时效时间为20~60小时。[0014]预时效制度的加热温度为100°C~115°C，时效时间为4~24小时。
[0015]Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的化学成分及重量百分比为:Zn5.0~12.0%，Mgl.2~
3.2%, Cul.0 ~3.0%, Zr0.04 ~0.30% 或 Cr0.10 ~0.40%, Si ( 0.50%, Fe ( 0.50%,Ti ( 0.10%，其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，余量为Al。
[0016]本发明技术方案采用115°C以下长时时效，最长达96小时，使GP区充分析出，获得均匀弥散分布的GP区；在随后进行的人工时效T6、T73、T74、T76、T77、T78及T79过程中，将有部分相对较小尺寸的GP区保留下来，或较小尺寸的GP区延迟向η’相和η相的转变。从而提高材料峰值时效强度或过时效强度韧度综合性能。
[0017]本发明涉及的工艺技术适用于生产航空航天、船舶及汽车用厚板、薄板、锻件和挤压材。
【具体实施方式】
[0018]以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
[0019]生产合格的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金材料，该合金的化学成分及重量百分比为:Zn5.0 ~12.0%, Mgl.2 ~3.2%, Cul.0 ~3.0%, Zr0.04 ~0.30% 或 Cr0.10 ~0.40%,Si ( 0.50%, Fe ( 0.50%, Ti ( 0.10%，其它杂质单个≤ 0.05%,总量≤ 0.15%，余量为 Al。
[0020]生产工艺步骤如下:
[0021](I)参照7050铝合金完成熔铸、均匀化生产工序；
[0022](2)参照7050铝合金完成锻造或挤压或轧制成型工序；
[0023](3 )参照7050铝合金完成淬火工序；
[0024]表1为采用本发明技术方案上述Al-Zn-Mg-Cu系铝合金进行增强韧时效的工艺参数
[0025]表1:
[0026]
【权利要求】
1.一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:该方法是在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金T6、T74、T73、T76、T77、T78或T79人工时效工艺前增加预时效，预时效制度的加热温度为80°C~115°C，时效时间为4~96小时。
2.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:预时效与之后进行的T6、T74、T73、T76、T77、T78或T79人工时效第一级时效温度低10~35°C。
3.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:预时效采用连续或阶梯式加热保温的方式完成。
4.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:预时效制度的加热温度为80°C~89°C，时效时间为4~96小时。
5.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:预时效制度的加热温度为90°C~99°C，时效时间为20~60小时。
6.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:预时效制度的加热温度为100°C~115°C，时效时间为4~24小时。
7.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增强韧时效方法，其特征在于:Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的化学成分及重量百分比为:Zn5.0~12.0%，Mgl.2~3.2%，Cul.0 ~3.0%, Zr0.04 ~0.30% 或 Cr0.10 ~0.40%, Si ( 0.50%, Fe ( 0.50%, Ti ( 0.10%,其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，余量为Al。
【文档编号】C22F1/053GK103540880SQ201310460268
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】冯朝辉, 李国爱, 王旭东, 王冠伊, 陆政 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院