专利名称：一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法
技术领域：
本发明涉及一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法，有色金属材料加工工程技术领域。
背景技术：
航空航天用Al-Zn-Mg-Cu系铝合金属热处理可强化合金，合金主要通过时效析出弥散析出相，阻碍位错运动作为主要强化机制。由于析出相细小，位错主要切过析出相，因此析出相尺寸、体积分数、析出相之间距离对合金性能影响重大。近年来，为了满足成形Al-Zn-Mg-Cu系铝合金整体壁板，提出了一种新型成形技术。利用合金在时效温度下成形，将弹性变形转换为部分塑性变形，从而成形整体带筋和变厚度复杂外形和结构的整体壁板构件，由于变形在弹性范围内，因此成形应力低、尺寸精度高，成形在时效温度下进行，因此
存在应力释放，材料残余应力降低，有效的实现了形/性协同进行，因此制造周期短。常规时效处理以及加工无法满足实际应用或者成本较高，因此，提出一种关于Al-Zn-Mg-Cu铝合金蠕变成形方法，对于实际生产应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的Al-Zn-Mg-Cu系合金板材蠕变时效成形方法，该方法的目的在于通过调控Al-Zn-Mg-Cu系合金的主要强化相n'在蠕变时效过程中析出尺寸、密度，合金晶界析出相尺寸，提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的力学性能。通过有效控制合金变形后回弹量，成形铝合金弯曲构件。本发明的目的通过以下方法实现。—种Al-Zn-Mg-Cu系招合金板材螺变时效成形方法,对Al-Zn-Mg-Cu系合金板材进行热处理时，包括以下步骤，首先对板材进行固溶，然后进行淬火，再将板材置于弯曲半径为800mnT5000mm的成形模具中并固定，然后对板材进行蠕变时效，随后保温，最后从模具中卸载板材。所述的方法，所述的固溶温度为470_485°C，时间为30分钟 120分钟。所述的方法，所述的蠕变时效的温度为120_150°C，随后保温时间为2-36小时。所述的方法，蠕变时所施加的应力为100_150Mpa。所述的方法，在对板材淬火后，再对板材进行预变形处理，然后将板材固定于成形模具中进行第一次蠕变时效。所述的方法，所述的预变形处理为对板材在水平的板材延伸方向上进行预拉伸处理或者对铝合金板材在竖直的厚度方向上进行预压缩处理，对板材在水平方向上的预拉伸处理或者在竖直方向上的预压缩处理的变形量分别为水平总长度的1-8%或竖直总厚度的1-8%。所述的方法，所述的板材的成形弯曲半径为IOOOmm以上。所述的方法，板材厚度为2mnT30mm。
本发明在热处理中有以下考虑通过合金固溶-淬火后和蠕变时效前的预处理，在合金中获得大量的位错及位错组态，使得主要强化相析出弥散。蠕变时效处理中，由于外加蠕变应力的存在，合金处于一种高能量状态，析出相析出弥散，提高了合金力学性能。高温蠕变的存在使得在弹性变形范围内的部分变形转换为塑性变形，获得所需尺寸形状的构件，有利于成形，同时降低了残余应力。本发明优点在于Al-Zn-Mg-Cu系合金板材固溶-淬火后,对其进行少量的预变形，调控析出相析出行为，提高合金的力学性能。该方法方法操作简便，效果显著。通过成形成性同时进行，节约成本，减少了生产周期。工业生产中具有实际应用价值。本发明所指铝合金可采用不同的方法制备所需材料和(或)部件。蠕变时效采用中国专利201110209737. 0 :一种金属蠕变成形模具，在此模具上进行实验。室温拉伸实验按 照国标GB/T228-2002制成标准拉伸试样，拉伸实验在CSS-44100万能材料力学拉伸机上进行，拉伸速度为2mm/min。本发明残余应力测试采用钻孔应变释放法，按照CB3395-1992测量板材的残余应力。采用华银HV-5小负荷维氏硬度计测试各试样硬度，载荷为3kg，保载时间 15s。下面结合附图对本发明作进一步说明。
图I为本发明处理样品流程图；图2为本发明处理后合金TEM明场像照片(a)蠕变时效4h; (b))蠕变时效1此；(c)蠕变时效24h(d)蠕变时效36h ；图3为经本发明处理合金SEM断口形貌；图4经本发明处理后合金成形过程中的位错等缺陷(a)位错；(b)位错墙；(C)亚晶界 图5本发明方法步骤示意图
具体实施例方式以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。各实施例中室温拉伸试验采用GB/T228-2002，分别沿板材轧向割取样品进行本发明要求处理，随后进行力学性能测试。残余应力测试采用钻孔应变释放法，按照CB3395-1992测量板材的残余应力。采用华银HV-5小负荷维氏硬度计测试各试样硬度，载荷为3kg，保载时间15s。实施例A/B/C与对比实施例D/E/F合金成分
「 nZn Mg Cu Fe Si Cr Zr Ti Al---
78 2.0 12.1 0.13 0.09 0.02 0.12 0.05 BaI实施例IA 2mm厚板材采用475°C空气炉固溶60min后水淬，蠕变时效温度选取120°C，蠕变时间为12h。蠕变应力lOOMPa，成形预弯曲半径为1500mm。实施例2B IOmm厚板材采用475°C空气炉固溶60min后水淬，淬火后板材进行2%的预拉伸处理，蠕变时效温度选取120°C，蠕变时间为24h。蠕变应力为150MPa。成形预弯曲半径为IOOOmm0实施例3C 20mm厚板材采用475°C空气炉固溶60min后水淬，淬火后板材进行4%的预压缩处理，蠕变时效选取120°C /36h，蠕变应力80MPa，成形预弯曲半径为2000mm。对比实施例4D 2mm厚板材采用475°C空气炉固溶60min后水淬，时效温度选取120°C /12h。对比实施例5E IOmm厚板材采用475°C空气炉固溶60min后水淬，淬火后板材进行2%的预拉伸处理，时效选取120°C /24h。对比实施例6F 20mm厚板材采用475°C空气炉固溶60min后水淬，淬火后板材进行4%的预压缩处理，时效选取120°C /36h。实施例G/H与对比实施例I/J合金成分
权利要求
1.一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法，其特征在于，对Al-Zn-Mg-Cu系合金板材进行热处理时，包括以下步骤，首先对板材进行固溶，然后进行淬火，再将板材置于弯曲半径为800mnT5000mm的成形模具中并固定，然后对板材进行蠕变时效，随后保温，最后从模具中卸载板材。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的固溶温度为470-485 ，时间为30分钟 120分钟。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的蠕变时效的温度为120-150°C，随后保温时间为2-36小时。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，蠕变时所施加的应力为100-150Mpa。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在对板材淬火后，再对板材进行预变形处理，然后将板材固定于成形模具中进行第一次蠕变时效。
6.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的预变形处理为对板材在水平的板材延伸方向上进行预拉伸处理或者对铝合金板材在竖直的厚度方向上进行预压缩处理，对板材在水平方向上的预拉伸处理或者在竖直方向上的预压缩处理的变形量分别为水平总长度的1-8%或竖直总厚度的1_8%。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的板材的成形弯曲半径为IOOOmm以上。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，板材厚度为2mnT30mm。
全文摘要
本发明是一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法。本发明的关键在于采取一种合理的固溶-淬火-预处理-蠕变时效制度，适用于2mm~30mm厚的板材，其内容如下采用470-485℃固溶30min~120min后水淬，淬火后板材进行0-10%的预变形处理，随后进行120℃-150℃蠕变时效保温，保温时间为2-36h，蠕变应力采用100-150Mpa。成形弯曲半径1000mm以上。利用本发明处理Al-Zn-Mg-Cu系合金，可以有效提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金蠕变成形性，降低合金板材残余应力。
文档编号C22F1/057GK102978545SQ20121047528
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者张新明, 邓运来, 张劲, 龙旭初, 王亚凤, 黄英, 房星, 湛利华 申请人:中南大学