一种降低大形变量轧制Al-Zn合金开裂倾向的处理方法与流程

本发明涉及合金处理技术领域，具体涉及一种降低大形变量轧制al-zn合金开裂倾向的处理方法。

背景技术：

铸造铝合金按照主要元素的不同，可以分为四类：铝硅系合金、铝铜系合金、铝镁系合金和铝锌系合金。而al-zn合金的优势在于质量轻、比强度高、耐腐蚀、易于加工成型，适合做轻量化的高强度结构件，是航空工业尤其是飞机制造业应用广泛的合金材料。常用牌号有zl401、zl402等，价格相对便宜，焊接、铸造性能优良。现代交通运输业对交通工具有高强度，轻量化的要求，对al-zn合金的强度要求也进一步提高。

轧制可有效的提高板材合金的强度，经过强化处理的al-zn合金其抗拉强度可以达到700mpa,屈服强度也高达600mpa。然而高屈服强度会造成al-zn合金具有较强的加工硬化及较大局部形变倾向，在轧制过程中尤其是大形变量轧制过程中容易出现开裂问题。

技术实现要素：

为了解决al-zn合金大形变量轧制过程中容易出现开裂的技术问题，而提供一种降低大形变量轧制al-zn合金开裂倾向的处理方法。本发明方法操作过程方便，效率高、周期短，有效降低了al-zn合金的开裂倾向。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种降低大形变量轧制al-zn合金开裂倾向的处理方法，包括如下顺序步骤：

(1)对铸造成型后的未经任何处理的al-zn合金铸坯进行均匀化处理；

(2)对所述均匀化处理后的所述al-zn合金立即进行多道次的轧制过程，所述轧制过程的每次压下量为25％～30％；

(3)所述轧制过程进行到三道次或四道次后，进行去应力退火处理；

(4)所述退火处理完成后立即进行多道次转向轧制过程，每次压下量为25％～30％，所述转向轧制过程进行到三道次或四道次后可获得形变量90％以上的轧制al-zn合金；

(5)最后进行t6热处理。

进一步地，步骤(1)中al-zn合金铸坯的厚度为10mm；所述al-zn合金铸坯中锌含量为10wt％～30wt％，其余为铝。

进一步地，步骤(1)中所述均匀化处理的温度为450℃～470℃、保温时间为12h～24h。

进一步地，步骤(2)中所述轧制过程采用平辊轧制，轧制时上、下两个轧辊直径相同，转动方向相反，转速保持一致。

进一步地，步骤(3)中所述去应力退火处理的温度为425℃～450℃、保温时间为2h～4h。

更进一步地，步骤(3)中在进行去应力退火处理前需先将热处理炉预热到设定的所述去应力退火处理的温度。

进一步地，步骤(3)中所述转向轧制是将步骤(2)中所述轧制过程中的所述al-zn合金旋转90°后进行，轧辊直径、转动方向、转速与步骤(2)一致。

进一步地，步骤(4)中所述t6热处理过程为先进行固溶处理，然后水冷至室温，最后进行时效处理。

更进一步地，所述固溶处理的温度为470℃～520℃、保温时间为4h；所述时效处理的温度为120℃～150℃、保温时间为16h。

有益技术效果：

本发明通过对未经任何处理的al-zn合金铸坯先进行均匀化处理，再进行轧制、去应力退火处理、转向轧制后可以得到90％以上的大形变量轧制al-zn合金，轧制后的大形变量al-zn合金再进行t6处理后，能够有效降低大形变量轧制过程所造成的开裂问题，并获得较高的强度和韧性的大形变量al-zn合金。高锌含量的al-zn合金在轧制过程中容易出现开裂，轧制过程后及时退火处理可有效去除轧制造成的应力，降低转向轧制后的开裂倾向；而转向轧制可消除前一次轧制所造成的微裂纹，显著降低大形变量轧制的开裂倾向性，从而获得大的轧制形变量。本发明可以显著降低al-zn合金大形变量轧制的开裂倾向性，轧制过程容易控制。

附图说明

图1(a)为经过对比例1处理后的al-20wt％zn合金的外观实物图；

图1(b)为经过本发明实施例2处理后的al-20wt％zn合金的外观实物图；

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例1

一种降低大形变量轧制al-zn合金开裂倾向的处理方法，包括如下顺序步骤：

(1)对铸造成型后的未经任何处理的al-10wt％zn合金铸坯进行均匀化处理，所述均匀化处理的温度为450℃、保温时间为24h；

(2)对所述均匀化处理后的所述al-zn合金立即进行多道次的轧制过程，所述轧制过程的每次压下量为30％；

(3)所述轧制过程在进行到三道次后，进行去应力退火处理，所述去应力退火处理的温度为426℃、保温时间为2h；

(4)所述退火处理完成后立即进行多道次转向轧制过程，每次压下量为25％，所述转向轧制过程进行到第四道次后可获得形变量92％的轧制al-10wt％zn合金；

(5)最后进行t6热处理，所述t6热处理过程为先进行固溶处理，然后水冷至室温，最后进行时效处理，所述固溶处理的温度为470℃、保温时间为4h；所述时效处理的温度为120℃、保温时间为16h。

本实施例样品未开裂，能切出完整的测试性能的拉伸试验样品。

实施例2

一种降低大形变量轧制al-zn合金开裂倾向的处理方法，包括如下顺序步骤：

(1)对铸造成型后的未经任何处理的al-20wt％zn合金铸坯进行均匀化处理，所述均匀化处理的温度为460℃、保温时间为18h；

(2)对所述均匀化处理后的所述al-zn合金立即进行多道次的轧制过程，所述轧制过程的每次压下量为30％；

(3)所述轧制过程在进行到三道次后，进行去应力退火处理，所述去应力退火处理的温度为440℃、保温时间为3h；

(4)所述退火处理完成后立即进行多道次转向轧制过程，每次压下量为30％，所述转向轧制过程进行到三道次后可获得形变量90％的轧制al-20wt％zn合金；

(5)最后进行t6热处理，所述t6热处理过程为先进行固溶处理，然后水冷至室温，最后进行时效处理，所述固溶处理的温度为495℃、保温时间为4h；所述时效处理的温度为135℃、保温时间为16h。

本份实施例样品切出测试性能的拉伸试验样品外观如图1(a)所示，本实施例样品未开裂，能切出完整的测试性能的拉伸试验样品。

实施例3

一种降低大形变量轧制al-zn合金开裂倾向的处理方法，包括如下顺序步骤：

(1)对铸造成型后的未经任何处理的al-30wt％zn合金铸坯进行均匀化处理，所述均匀化处理的温度为470℃、保温时间为24h；

(2)对所述均匀化处理后的所述al-zn合金立即进行多道次的轧制过程，所述轧制过程的每次压下量为25％；

(3)所述轧制过程在进行到四道次后，进行去应力退火处理，所述去应力退火处理的温度为450℃、保温时间为4h；

(4)所述退火处理完成后立即进行多道次转向轧制过程，每次压下量为25％，所述转向轧制过程进行到四道次后可获得形变量95％的轧制al-30wt％zn合金；

(5)最后进行t6热处理，所述t6热处理过程为先进行固溶处理，然后水冷至室温，最后进行时效处理，所述固溶处理的温度为520℃、保温时间为4h；所述时效处理的温度为150℃、保温时间为16h。

本实施例样品未开裂，能切出完整的测试性能的拉伸试验样品。

对比例1

本对比例与实施例2的处理方法相同，不同之处在于，未进行步骤(3)。在处理过程中未进行步骤(3)而直接进行了转向轧制，在转向轧制过程中，经过三道次转向轧制的al-20wt％zn合金开裂严重，经过步骤(5)后仍开裂严重，样品外观如图1(a)所示，本对比例样品由于开裂严重无法切出测试性能的拉伸试验样品。

对比例2

本对比例与实施例2的处理方法相相同，不同之处在于，步骤(5)的固溶处理和时效处理紧跟在步骤(1)均匀化处理之后，得到的合金存在一定程度的开裂现象。

对以上实施例和对比例处理后的al-zn合金进行性能测试，测试项目包括屈服强度、拉伸强度、断裂伸长率，数据见表1。

表1实施例和对比例处理后的al-zn合金性能

由表1可知，本发明实施例1～3通过对高锌含量的未经任何处理的al-zn合金铸坯先进行均匀化处理，再进行轧制、去应力退火处理、转向轧制后可以得到90％以上的大形变量轧制al-zn合金，轧制后的大形变量al-zn合金再进行t6处理后，能够有效降低大形变量轧制过程所造成的开裂问题，并获得较高的强度和韧性的大形变量al-zn合金。高锌含量的al-zn合金在轧制过程中容易出现开裂，轧制过程后及时退火处理可有效去除轧制造成的应力，降低转向轧制后的开裂倾向；而转向轧制可消除前一次轧制所造成的微裂纹，显著降低大形变量轧制的开裂倾向性，从而获得大的轧制形变量。

将对比例2与实施例2进行比较，对比例2采用均匀化处理→固溶处理和时效处理→轧制→去应力退火处理→转向轧制，得到的合金存在一定程度的开裂现象，其综合力学性能相较于本发明实施例2的差较多。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。