[发明专利]一种改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高强铝合金的一种热处理工艺，该工艺在不明显降低合金强度的同时，改善合金的抗应力腐蚀性能。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金属于高强变形铝合金，具有高的比强度和硬度，是航空、航天、兵器、交通运输等行业重要的结构材料之一。但这一系列的铝合金在强度峰值时效状态下存在明显的应力腐蚀现象，制约了该系列合金的广泛工业应用。因此，在保持高强度的同时，改善合金的抗应力腐蚀性能成为该系列合金的一个难点。

对于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，通常认为其应力腐蚀性能与晶界析出相和晶界无析出带有关。当晶界的析出相呈细小连续状态时，如峰值时效状态T6，合金抵抗应力腐蚀的能力较弱。当晶界的析出相粗大并且分布不连续，而且晶界无析出带较宽时，其抵抗应力腐蚀的能力变强。

目前，工业中普遍采用的提高该系列合金的抗应力腐蚀性能的方法是将该系列合金进行过时效处理，如T73、T74、T76状态。在这些状态下，合金晶界析出相比较粗大，且分布不连续，并且晶界处出现无析出带。合金几乎不发生应力腐蚀。但由于过时效，合金晶粒内部的强化相也相应地粗化，导致强度下降10％-20％。

近些年，针对这一情况，有学者提出回归再时效方法(US Patent3856584 24 December 1974)。该方法首先将合金处理成T6状态，再将该合金在较高的温度保温较短的时间，使得晶内的强化相溶解，晶界的析出相析出。之后将该合金再进行一次T6时效处理。这样合金即能具有近似于T7×状态的抗应力腐蚀性能，也具有T6状态的强度。但由于该方法需要对合金进行两次T6时效处理，工艺相对复杂，能源的消耗较大。

针对这一情况，有学者提出了分步淬火工艺(Materials Transactions，vol.41(2000)p.783-789)来改善合金的抗应力腐蚀性能。即铝合金固溶处理后进行两步淬火，首先将合金快速淬入200-220℃的介质中，保温一段时间使晶界析出一些粗大的沉淀相，然后再淬火到室温。淬火后的样品进行T6时效处理，晶内析出细小的强化相，晶界处高温析出的相进一步长大，呈粗大不连续分布。这样合金即能具有近似于T7×状态的抗应力腐蚀性能，也具有T6状态的强度。但这种方法的淬火是分步进行的，冷却速度较慢，因此对于淬火敏感性较强的Al-Zn-Mg-Cu系合金效果不明显(Metallurgicaland Materials Transactions，vol.3 8A(2007)p.1760-1773)。

另外，Al-Zn-Mg-Cu系合金的合金元素较高，因此在固溶处理后的淬火过程中容易产生较大的残余应力，对最终产品的机械加工产生较大的影响。在工业生产中，通常对淬火之后的样品施加1％-2％的预变形，以消除淬火产生的内应力。对材料施加预变形会在合金中引入位错，影响合金的沉淀析出过程(Acta Materialia，vol.47(1999)p.281-292)，进而影响合金的强度。

发明内容

本发明的目的是为了解决Al-Zn-Mg-Cu系铝合金强度高而抗应力腐蚀性能较差这一问题，采取预拉伸和一种新型的热处理工艺相结合的方法，在使合金保持较高强度的同时，具有较好的抗应力腐蚀性能。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，该工艺对热加工高强铝合金依次进行固溶处理、一次淬火处理、预拉伸处理、高温短时时效处理、二次淬火处理、低温时效处理。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，固溶处理的工艺参数为——温度430℃～470℃，时间30min～120min。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，一次淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，在一次淬火后1～4h内进行预拉伸，预拉伸变形量在2％～10％。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，高温短时时效处理的工艺参数为——温度200℃～240℃，时间0.5min～5min。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，二次淬火处理冷却至室温，淬火介质为室温水。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，低温时效处理的工艺参数为——温度80℃～140℃，时间16h～48h。

本发明提供的改善高强铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺，在使合金保持较高强度的同时，具有较好的抗应力腐蚀性能。

附图说明

图1为7050合金不同处理状态的拉伸性能