Al-5.6Zn-2.1Mg-1.2Cu-0.1Zr-0.1Er合金双级时效工艺的制作方法
【技术领域】
[00011 本发明属于有色金属技术领域，涉及一种A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2Cu-0 · IZr-O · lEr铝 合金的双级时效热处理工艺。
【背景技术】
[0002] Al-Zn-Mg-Cu系铝合金属于热处理可强化铝合金，它具有低密度、高比强度及韧性 好等特点，作为航空航天及交通运输领域的主要结构材料，得到广泛应用。但其韧性低、耐 腐蚀性能差等缺点又限制了其使用范围，目前有效的方法是调整合金成分及优化热处理制 度，获得晶界组织断续、晶内组织弥散的合金分布，从而提高合金抗腐蚀性能的同时又保持 原有的尚强度，提尚合金的综合性能。
[0003] 7075铝合金是第一个可以应用于实际的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，为解决其韧性低、 耐腐蚀性能差等缺点先后米取了多种方法，如在兀素组成上，增加了 Zn、Cu含量和Cu/Mg比 值来提高强度，用元素 Zr代替了 Cr，有效的细化了合金的晶粒尺寸，从而开发出强度、断裂 韧性和抗应力腐蚀性能等综合性能较高的合金;在热处理制度上，开发出双级时效制度，使 合金在牺牲少量强度的同时，抗应力腐蚀性能得到明显提高。
[0004] 本发明合金基于目前应用成熟的7075合金成分，通过降低Cu元素含量，复合添加 Er、Zr微合金化元素提出的一种新型Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金。Er元素 的添加有钉扎位错、细化晶粒、提高合金热稳定性能的积极作用。因此，为使该种合金获得 更好地综合性能，其后续热处理工艺的研究具有重要意义。
[0005] 目前已有针对A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2Cu-0 · IZr-O · lEr铝合金双级时效热处理工艺 的研究（专利申请号:201510038958.4 )，具体热处理步骤如下:所述铝合金在470 °C固溶2h， 然后室温水冷淬火;水淬后的合金进行双级时效处理，第一级时效制度为105 °C保温5h;第 二级时效分别在150°(：、160°(：、170°(：保温(0~36)11，上述热处理工艺为快速升温过程，在实 际工业生产过程中，热处理合金多为大构件型材，热处理过程中的快速升温难以实现，且难 以保证构件芯部和表面温度的一致性。因此，本发明提出一种适用于厚壁挤压件的慢速升 温热处理工艺，克服了厚壁件热处理过程中快速升温带来的组织和性能的不均匀性，从而 获得高强度及良好的耐剥落腐蚀性能，其中固溶过程升温速率为2°C/min，时效过程升温速 率为 l°C/min。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2CU-0 · IZr-O · lEr铝合金工业条件下的双级 时效热处理工艺，通过调整热处理过程中的升温速率，得到适用于工业条件下的双级时效 工艺，使合金具有良好的抗腐蚀性能及较高的强度等综合性能。
[0007] 一种Al-5.6Zn-2. lMg-1.2CU-0 . IZr-O . lEr铝合金工业条件下的双级时效热处理 工艺，其特征在于：
[0008] 对A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2CU-0 · IZr-O · lEr铝合金进行固溶处理，从室温升至475°C， 升温速率2 °C/min，保温2h，室温水冷淬火;水淬后获得的合金进行慢速升温双级时效热处 理，步骤如下：
[0009] A、第一级时效:从室温升至120°C，升温速率为l°C/min，保温5h;
[0010] B、第二级时效:从120°C升至第二级时效温度，升温速率为l°C/min，第二级时效制 度分别为：150°C保温12~36h、160°C保温8~36h或170°C保温6~34h。
[0011] A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2Cu-0 · IZr-O · lEr铝合金的质量百分比成分为：Zn: 5 · 6~6 · 6， 1%:1.8~2.6，(：11:1.0~1.6,2〇0.08~0.124〇0.08~0.12，余量为厶1和不可避免的杂质， 均匀化工艺为400°C/10h+465°C/24h。
[0012] 上述工业条件下的双级时效热处理工艺，可获得屈服强度约450~545MPa，维氏硬 度约160~193HV，抗剥落腐蚀性能EA级及以上的合金。
[0013] 采用本发明的技术方案能为工业条件下合金热处理提供有效的工艺窗口，获得最 佳力学性能、腐蚀性能的工艺状态，使合金具有良好的综合性能。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例1、2、3经过二级时效所得合金的力学性能、腐蚀性能及优选工 艺区间图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0016] 实施例1
[0017] 将所述Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金进行固溶处理，从室温升至 475°C，升温速率2°C/min，保温2h，室温水冷淬火;然后进行双级时效慢速升温热处理，第一 级时效从室温升至120°C，升温速率为1°C/min，保温5h;第二级时效从120°C升至150 °C，升 温速率为l°C/min，保温0~36h。
[0018] 实施例2
[0019] 将所述Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金进行固溶处理，从室温升至 475°C，升温速率2°C/min，保温2h，室温水冷淬火;然后进行双级时效慢速升温热处理，第一 级时效从室温升至120°C，升温速率为1°C/min，保温5h;第二级时效从120°C升至160 °C，升 温速率为l°C/min，保温0~36h。
[0020] 实施例3
[0021] 将所述Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金进行固溶处理，从室温升至 475°C，升温速率2°C/min，保温2h，室温水冷淬火;然后进行双级时效慢速升温热处理，第一 级时效从室温升至120°C，升温速率为1°C/min，保温5h;第二级时效从120°C升至170 °C，升 温速率为l°C/min，保温0~36h。
[0022] 表1是实施例1、2、3所对应的合金双级时效处理后的抗剥落腐蚀评级。
[0023] 表1实施例1、2、3所对应的合金双级时效处理后的抗剥落腐蚀评级
[0024]
[0025] 由表1可以看出，合金经双级时效处理后可得到抗剥落腐蚀性能良好的工艺窗口， 且抗腐蚀性能随着二级时效时间的延长和温度的增加逐步提高。同时，结合图1可知，随着 二级时效时间的延长，合金的硬度先升高后逐步下降，且二级时效温度越高，硬度下降速度 越快，幅度越大。
[0026] 实施例1中，第二级时效温度为150°C保温12~36h时，此时合金的RpQ.2值约为520 ~545MPa，对应的维氏硬度值约为187~193HV，抗剥落腐蚀评级皆为EA级，强度较高，综合 性能良好。
[0027]实施例2中，第二级时效制度为160°C保温8~36h时，此时合金的RpQ.2值约为（510 ~535)MPa，对应的维氏硬度值约为175~192HV，抗剥落腐蚀评级为EA级及以上。其中，二级 时效时间为14~36h时，抗剥落腐蚀评级皆为PC级，此时合金的R pQ.2值约为504~535MPa，对 应的维氏硬度值约为175~190HV，综合性能良好。
[0028] 实施例3中，第二级时效制度为170°C保温6~34h时，此时合金的RpQ.2值约为450~ 515MPa，对应的维氏硬度值约为160~186HV，抗剥落腐蚀评级皆为EA级及以上。其中，二级 时效时间为1 〇~34h时，抗剥落腐蚀评级皆为PC级，此时合金的RP〇. 2值约为450~508MPa，对 应的维氏硬度值约为160~178HV，综合性能良好。
[0029]因此，目标铝合金在工业条件下的双级时效工艺如下：第一级时效制度为120°C/ 5h，第二级为 150°C/(12 ~36)h，160°C/(8 ~36)h 或 170°C/(6 ~34)h，升温速率为 l°C/min。 此时合金的屈服强度约为450~545MPa，对应的维氏硬度值约为160~193HV，抗剥落腐蚀评 级为EA级及以上，合金抗腐蚀性能好，硬度值较高，综合性能提高。
【主权项】
1. 一种Al-5.6Zn-2. lMg-1.2CU-0. lZr-0. lEr铝合金工业条件下的双级时效热处理工 艺，其特征在于： 对Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金进行固溶处理，从室温升至475°C，升温 速率2 °C/min，保温2h，室温水冷淬火;水淬后获得的合金进行慢速升温双级时效热处理，步 骤如下： A、 第一级时效:从室温升至120°C，升温速率为rC/min，保温5h; B、 第二级时效:从120°C升至第二级时效温度，升温速率为l°C/min，第二级时效制度分 别为：150 °C保温12~36h、160 °C保温8~36h或170 °C保温6~34h。2. 按照权利要求1所述的一种Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金工业条件下 的双级时效热处理工艺，其特征在于，Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金的质量 百分比成分为:Zn:5.6~6.6，Mg:1.8~2.6，Cu:1.0~1.6，Zr :0.08~0.12，Er:0.08~0.12， 余量为A1和不可避免的杂质，均匀化工艺为400°C/10h+465°C/24h。3. 按照权利要求1所述的一种Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr铝合金工业条件下 的双级时效热处理工艺，其特征在于，获得屈服强度为450~545MPa、维氏硬度为160~ 193HV、抗剥落腐蚀性能EA级及以上的合金。
【专利摘要】Al-5.6Zn-2.1Mg-1.2Cu-0.1Zr-0.1Er合金双级时效工艺，属于有色金属技术领域。具体工艺过程如下，首先对合金进行固溶处理，从室温升至475℃，升温速率2℃/min，保温2h，室温水冷淬火；然后进行慢速升温双级时效热处理，第一级时效从室温升至120℃，升温速率为1℃/min，保温5h；第二级时效从120℃升至第二级时效温度，升温速率为1℃/min，第二级时效制度分别为150℃保温12～36h，160℃保温8～36h或170℃保温6～34h。本发明可获得屈服强度约450～545MPa，维氏硬度值约160～193HV，抗剥落腐蚀性能EA级及以上的合金，综合性能得到提高。
【IPC分类】C22F1/053, C22C21/10
【公开号】CN105568190
【申请号】CN201610150854
【发明人】黄晖, 张明珠, 聂祚仁, 刘冉, 高坤元, 文胜平, 吴晓蓝, 吴浩
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月16日