专利名称：一种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法
技术领域：
一种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法，属于材料热处理领域，涉及 Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金热轧后和固溶前的冷轧处理。
背景技术：
Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金具有强度高，塑性好，可焊性好，耐腐蚀性能优良 等特点，被广泛应用于各种飞机的结构件和其他要求强度高的高应力焊接结 构件，是目前许多军用和民用飞机，交通运输工具中不可缺少的重要结构材 料。目前正在研究和使用的Al-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.12Zr的合金大都采用热轧 +470°C/2h+120°C/24h的常规热处理制度，其中固溶态的抗拉强度为460MPa、 屈服强度为315MPa、伸长率为18.1%，时效态的抗拉强度为555MPa、屈服 强度为535MPa、伸长率为11.1%。现有技术虽然能在一定程度上改善合金的 力学性能，但由于其工艺方法设计上存在的缺陷，使合金铸锭中形成的含有 Fe、 Mn及Sc、 Zr的粗大的第二相在热轧和固溶处理时不能完全溶入基体， 一方面降低的Sc、 Zr元素的合金化作用，另一方面，这些粗大的粒子在合金 变形时与基体的变形不一致，导致裂纹的产生，最终导致合金的综合性能降 低。然而，航天航空技术的发展对材料的要求越来越高，需要强度更高，综 合性能优良的铝合金材料。因此，研究提高合金的综合力学性能的新的热处 理方法很有必要。
发明内容
本发明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、能有效提高Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金综合力学性能的热处理方法。 本发明-----种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法包括下述步骤
1、 热轧，所述热轧温度为40(TC 45(rC，热轧变形量不小于80%;
2、 第一次固溶，所述第一次固溶温度为(480°C 500°C) x (lh
3h);
3、 冷轧，所述冷轧变形量为40-60%;
4、 第二次固溶，所述第二次固溶温度为(480°C 500°C) x (lh
33h);
5、时效，所述时效温度为(110。C 130。C) x (20h 26h)。 本发明中，所述所述冷轧变形量为45--55%。 本发明中，所述所述冷轧变形量为50%。
本发明由于采用固溶+冷轧+固溶+时效的热处理方法。在第一次固溶时， 使大部分第二相溶入基体，得到过饱和固溶体，有效提高Sc、 Zr元素的合金 化作用，同时可软化合金为其后的较大变形量的冷轧提供充分软化的机体， 其后的较大变形量的冷轧可使未固溶的粗大相破碎，有利于第二次固溶时溶 入基体，进一步提高Sc、 Zr元素的合金化作用，提高基体的过饱和程度，减 少合金变形时裂纹出现的几率，同时，为时效析出更多的强化相提供基础。 因此，经过本发明工艺方法处理后的合金，力学性能可大幅度提高。并且， 工艺方法简单、操作方便、适于工业化应用，为航天航空材料性能的改善提 供了一种新的加工方法。
具体实施例方式
取成份质量百分比为6.0°/oAl， 2.0%Mg， 0.2%Sc， 0.12%Zr，其余为Al 的Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金。经过熔炼铸造…均匀化热处理…机加工(切头尾， 铣面)制成30x200x400 mm的铝锌镁钪锆合金铸锭试件。分别按下述工艺进 行处理
实例一
将铝锌镁钪锆合金铸锭试件1进行
1、 热轧430°C，经8道次热轧到5mm，变形量83.3%;
2、 固溶500。C保温1.5h，水淬；
3、 冷轧经3道次冷轧到2.5mm，变形量50.0%;
4、 固溶505。C保温2h，水淬；
5、 时效120-13(TC时效20-26h，出炉空冷。得最终产物1。 实例二
将铝锌镁钪锆合金铸锭试件2进行
1、 热轧400°C,经8道次热轧到5mm，变形量83.3%;
2、 固溶45(TC保温lh，水淬；
3、 冷轧经2道次冷轧到3mm，变形量40.0%;4、 固溶505匸保温lh，水淬；
5、 时效120-13(TC时效20-26h。出炉空冷。得最终产物2。 实例三
将铝锌镁钪锆合金铸锭试件3进行
1、 热轧400-450°C，经8道次热轧到5mm,变形量83.3%;
2、 固溶500。C保温3h，水淬；
3、 冷轧经3道次冷轧到2mm,变形量60%;
4、 固溶505i:保温lh，水淬；
5、 时效120-13(TC时效20-26h。出炉空冷。得最终产物3。 实例四
将铝锌镁钪锆合金铸锭试件0进行常规热处理
1、 热轧420°C，经8道次热轧到5mm，变形量83.3%;
2、 固溶470。C保温2h，水淬；
3、 时效12(TC时效24h。出炉空冷。得最终产物0。
附表1为常规热处理和本方法热处理后的最终产物力学性能对比，从附 表1可见，本发明热处理方法中冷轧变形量为50 %时所得到的合金板材较常 规热处理合金相比，其固溶态的抗拉强度和屈服强度分别提高70MPa和 50MPa，时效态的抗拉强度和屈服强度分别提高40MPa和35MPa。
表l
热处理固溶态时效态db/MPacT0.2/MPadb/MPa<j0.2/MPaS/%
产物o46031518.155553511.1
产物l53036517.559555010.1
产物246531517.555053511,0
产物347532518.056054510.权利要求
1、一种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法，包括下述步骤1、热轧，所述热轧温度为400℃～450℃，热轧变形量不小于80％；2、第一次固溶，所述第一次固溶温度为(480℃～500℃)×(1h～3h)；3、冷轧，所述冷轧变形量为40--60％；4、第二次固溶，所述第二次固溶温度为(480℃～500℃)×(1h～3h)；5、时效，所述时效温度为(110℃～130℃)×(20h～26h)。
2、 根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法，其特 征在于所述冷轧变形量为45-55%。
3、 根据权利要求l所述的一种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法，其特 征在于所述冷轧变形量为50%。
全文摘要
一种Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热处理方法，包括热轧，第一次固溶，冷轧，第二次固溶，时效五个步骤；在第一次固溶时，使第二相溶入基体，得到过饱和固溶体，有效提高Sc、Zr元素的合金化作用，同时可软化合金为其后的较大变形量的冷轧提供充分软化的机体，其后的冷轧可使未固溶的粗大相破碎，有利于第二次固溶时溶入基体，提高基体的过饱和程度，减少合金变形时裂纹出现的几率，同时，为时效析出更多的强化相提供基础。经过本发明工艺方法处理后的合金，在冷轧变形量为50.0％时与常规热处理合金相比，其固溶态的抗拉强度和屈服强度分别提高70MPa和50MPa，时效态的抗拉强度和屈服强度分别提高40MPa和35MPa；本发明工艺方法简单、操作方便、适于工业化应用，为航天航空材料性能的改善提供了一种新的加工方法。
文档编号C22F1/04GK101509115SQ20091004296
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者李慧中, 梁霄鹏 申请人:中南大学