一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种Al-Zn-Mg-Cu合金的处理工艺，特别涉及一种提高Al-Zn-Mg-Cu 合金性能的双级固溶处理工艺。
【背景技术】
[0002] Al-Zn-Mg-Cu合金是典型的时效强化型合金，固溶淬火得到的a固溶体过饱和程 度对合金效强化效果具有决定性作用。为发挥合金的时效强化潜力，合金在时效强化热处 理前必须进行固溶处理。固溶处理的目的是在保证合金不过烧的条件下，尽可能使合金 中的强化元素充分回溶进入基体，提高溶质原子在基体中的固溶度，进而增加时效过程中 的相变驱动力，同时还要控制晶粒尺寸和形态，使合金获得要求的性能。一些学者对部分 Al-Zn-Mg-Cu合金的固溶工艺及其对合金组织性能的影响进行了研究，并就相关影响因素 进行了分析。对新型高强韧低淬火敏感性铝合金方面的研究结果仍非常有限。为此，本文 作者通过对新型合金变形态组织的深入分析，研究探讨了新型合金的固溶处理工艺，从而 确定了适宜的工艺制度，以为后续的淬火、时效工艺打下良好的基础，具有实际意义和理论 价值。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：提供一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处 理工艺，以获得性能优异的Al-Zn-Mg-Cu合金。
[0004] 本发明的技术方案是：一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺，合 金的化学成分质量百分数为：A1 :7. 2,Zn:1. 7,Mg:1. 4,Cu:0. 12,Zr:0. 02,Fe:0. 0151，合 金铸锭经440°C/12h+475°C/24h的均匀化热处理后，单级固溶：固溶温度465°C_490°C，时 间30min-120min，或双级固溶：固溶温度450°C，保温30min，然后30min升温至480-485°C， 保温30-60min，再经120°C/24h时效处理。
[0005] 固溶处理优先为固溶工艺为475°C/45-90min。
[0006] 本发明的有益效果： 1) 新型合金经挤压后，晶粒变得扁平并沿挤压方向被拉长。晶内及晶界上存在大量析 出的MgZnZ相粒子以及少量破碎后沿挤压方向分布的A17Cu，Fe相颗粒。第十四届中国有 色金属学会材料科学与工程合金加工学术研讨会文集（2011) 2) 新型合金适宜的固溶工艺为475°C/45 - 90min，再经120°C/24h时效处理后的极 限抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率可以分别达到590MPa、545MPa、16. 0%和20. 4MS/m 以上，合金基体中存在的第二相主要为残留的少量AI7CuZFe相，以及弥散分布的A13z:粒 子；继续升高固溶温度或延长固溶时间，会导致晶粒长大，力学性能降低；采用双级固溶工 艺对提高新型合金力学性能作用不大。
【具体实施方式】
[0007] 1实验材料及方法 实验用新型合金的化学成分（质量百分数，％)为：A1 :7. 2,Zn:1. 7,Mg:1. 4,Cu:0. 12，Zr:0. 02,Fe:0. 0151。合金铸锭经440°C/12h+475°C/24h的均匀化热处理后，热挤压成 截面为102、25mm的板带。在前期大量探索性试验研究的基础上，考虑到固溶温度对合金 组织与性能的影响程度要相对大于时间的影响，首先固定固溶时间为lh，研究了不同固溶 温度（4651：，4701：，4751：，4801：，4851：和490°〇对新型合金组织与性能的影响 ；确定 固溶温度后，进一步研究了不同固溶时间（30min、45min、60min、90min、120min)的影响； 并研究了多种双级固溶处理工艺对合金的影响。试样完成固溶淬火之后立即测试其淬火 态电导率，再经7XXX系铝合金通用的T6(120°C/24h)时效处理后测试其力学性能。合 金的力学性能参照GB/T228 - 2008标准在MTs- 810型试验机上进行，拉伸速度为1 一 2mm/min，合金的电导率测试参照GB/T12966 - 2008标准采用7501型涡流电导仪进行。 DSC分析在TAInstrumentsDSC2010热分仪上进行，加热速率10oC/min;显微组织观察在 ZeisSAxiovert200MAI，光学显微镜（0M)、HITACHI54800 扫描电子显微镜（SEM)和JEM2010 型高分辨电镜（TEM)上进行。0M试样采用Kelle:试剂进行侵蚀；TEM样品用MTP- 1双喷 电解减薄仪制取，电解液为含25%HN03的甲醇溶液，温度控制在弓0 - 20°C之间，电压为15 一 20V。
[0008] 2双级固溶工艺研究 本研究进一步研究了双级固溶工艺对新型合金的影响，表1给出了新型合金经几种典 型双级固溶工艺和475°C/6omin单级固溶工艺处理后的固溶态电导率和T6态力学性能值。 从表中可以看出，与单级固溶处理相比，经几种双级固溶工艺处理后，合金固溶态的电导率 值未出现明显的变化，说明这几种双级固溶工艺对提高合金的固溶度贡献不大，合金T6态 的力学性能的变化也很小，在本研究实验范围内，采用双级固溶处理并未明显改善固溶效 果。这进一步说明采用475°C/45 - 690min单级固溶可以使新型合金获得比较充分的固溶 效果，双级固溶工艺的作用很小。综上分析，再考虑到工业生产中双级固溶工艺实施的困难 性，新型合金适宜的固溶工艺选择确定为单级固溶工艺：475°C/45 - 90min。固溶之后的 淬火方式、即冷却速率对合金的组织和性能也将产生重大的影响，冷却速度过慢，会直接导 致在淬火过程中脱溶析出粗大的第二相，这既损伤合金的性能，又降低了合金的过饱和程 度不利于后续时效过程中的均匀弥散细小脱溶析出，冷却速度过快又会导致合金中产生较 大的淬火残余应力使工件在后续机加工或使用过程中失稳发生扭曲变形。对于新型合金的 淬火工艺将另行研究。
【主权项】
1. 一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺，其特征在于：合金的化学 成分质量百分数为：A1 :7. 2,Zn:1. 7,Mg:1. 4,Cu:0. 12,Zr:0. 02,Fe:0. 0151，合金铸锭 经440°C/12h+475°C/24h的均匀化热处理后，单级固溶：固溶温度465°C-490°C，时间 30min-120min，或双级固溶：固溶温度450°C，保温30min，然后30min升温至480-485°C，保 温30-60min，再经120°C/24h时效处理。2. 根据权利要求1所述的一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺，其特 征在于：固溶处理优先为固溶工艺为475°C/45-90min。
【专利摘要】本发明公开了一种提高Al-Zn-Mg-Cu合金性能的双级固溶处理工艺，其特征在于：合金的化学成分质量百分数为:Al：7.2，Zn：l.7，Mg：1.4，Cu：0.12，Zr：0.02，Fe：0.0151，合金铸锭经440℃/l2h+475℃/24h的均匀化热处理后，单级固溶：固溶温度465℃-490℃，时间30min-120min，或双级固溶：固溶温度450℃，保温30min，然后30min升温至480-485℃，保温30-60min，再经120℃/24h时效处理。固溶处理优先为固溶工艺为475℃/45-90min。
【IPC分类】C22F1/053
【公开号】CN105296901
【申请号】CN201410298215
【发明人】徐本伦
【申请人】徐本伦
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月27日