[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的时效热处理方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的预时效-过时效-再时效三级时效热处理方法；属于材料热处理技术领域，特别是铝合金热处理技术领域。

背景技术

7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金是典型的可热处理强化铝合金，时效热处理工艺是其获得高强度与其他综合性能匹配最为关键的环节。为此，自上世纪50年代第一个实用化7xxx铝合金诞生以来，材料工作者一直致力于开发出能改善组织性能的时效方法。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金最初采用的时效制度是峰值时效(T6)，经过峰时效后晶内析出大量的共格/半共格的GP区和η′相，使合金获得最高的强度；但合金中的晶界析出相呈连续链状分布，这种连续的晶界析出相成为阳极腐蚀通道，极大地降低了合金的耐蚀性能[Materials Science and Engineering,2004,Vol.379,p1125]。

为了提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的抗腐蚀性能，人们采用峰时效＋过时效的T73双级过时效工艺【中南大学学报(自然科学版),2007，38卷第6期，P1045．】，其中第一级时效为低温预时效，相当于成核阶段，形成大量的GP区，那些能在高温时效温度下稳定存在的GP区优先成核转化为η＇相；第二级为高温时效，使晶界上的η＇相和η相质点聚集、球化，从而破坏晶界析出相的连续性，改善合金的韧性及抗腐蚀性能，特别是对合金的抗应力腐蚀性能有明显改善。但在第二级时效时，晶内析出相的质点发生了粗化。因此，该时效制度是以牺牲合金材料一定的强度（10-15%）来提高综合性能的。后来又开发了T76、T74双级过时效制度，但这些热处理工艺在提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的耐蚀性能的同时，却导致强度较大程度的损失。

为解决强度和抗腐蚀性能之间的矛盾，Cina提出回归再时效的三级时效工艺（RRA）【美国专利No－4477292；Metallurgical Transactions,1984,Vols.15A,P1531】，该时效工艺是在峰值时效(120℃时效24h)后高温短时回归处理(190-220℃,4min-2h)，使晶内析出相回溶，晶界析出相粗化分离，然后再进行峰值时效处理(120℃时效24h),经过这一完整的回归再时效处理后，晶粒内部形成如同峰值时效状态的析出相而获得最大强度，而晶界上形成类似过时效状态的组织，这样就使合金在保持峰时效强度的同时，抗腐蚀性能也能接近双级过时效水平[中国有色金属学报，Vol.22,p.3006]。但采用RRA工艺处理合金时，回归温度要求较高（≥180℃），回归时间要求较短（一般≤30min），同时要求快速升温降温，避免晶内析出大量没有强化作用的平衡析出相。这一方面需要特殊的水冷时效炉进行精确控制，导致设备复杂，极大地提高了工业生产成本。另一方面，快速升温降温和高温短时回归的工艺特征使得RRA时效热处理只适用于铝合金中薄截面材料，厚截面材料在回归处理过程中，材料的表面与心部存在显著温度梯度，这种温度梯度最终导致热处理后的材料的表面与内部组织不均匀，材料的表面与心部的强度与耐蚀腐性能差别较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有Al-Zn-Mg-Cu系铝合金双级过时效和回归再时效技术之不足，提供一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金时效热处理方法，尤其适合该类合金中厚截面材料的时效热处理。

本发明的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的一种时效热处理方法，是将固溶淬火态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金依次进行预时效、过时效、再时效处理，所述预时效温度为100-120℃，保温至少10h；所述过时效温度为150-170℃，保温至少5小时；所述再时效温度100-120℃，保温至少10h。

本发明的一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的时效热处理方法，所述预时效保温时间为10-24h；所述过时效保温时间为5-24h；所述再时效保温时间为10-24h。

本发明的一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的时效热处理方法，其特征在于：所述可Al-Zn-Mg-Cu系铝合金各组分的质量百分组成是：Zn6.7-8.5，Mg1.5-2.4，Cu0.8-2.2，余量为Al。