[发明专利]一种高锌含量的铝合金的热处理工艺

说明书

技术领域：本发明涉及一种高锌含量的铝合金的热处理工艺，属于金属热处理技术领域。

背景技术：超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金被广泛应用于航空航天产业中，其具有质量轻，比强度高，耐腐蚀等诸多优点。但是，该系列铝合金的合金化程度通常较高，因此变形开裂倾向较为明显，这也提高了合金的熔铸和热处理的难度，从而在一定程度上限制了该系列铝合金的发展。近些年来，材料工作者广泛致力于针对该系列铝合金的热处理工艺的研究与开发工作，相继推出了形变热处理工艺，回归再时效热处理工艺(RRA)和T77热处理工艺等等，这些工艺的出现对于进一步改善Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的综合性能至关重要。

超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金在航空航天领域中占据着举足轻重的地位，传统的单级时效工艺通常可使合金达到其最高的抗拉强度，但抗腐蚀性能却较低；而双级时效则可以提升合金的抗腐蚀性能，但抗拉强度却明显下降。

《稀有金属材料与工程》杂志2015年4月第4期第44卷上曾刊载过一篇文章《固溶时效工艺对7055铝合金组织和力学性能的影响》。该文章主要针对合金成分为Al-8.1Zn-2.2Mg-2.4Cu-0.15Zr-0.05Mn-0.03Ti的7055铝合金挤压棒材的固溶和时效处理制度进行研究。文章指出了双级固溶时效处理可以减少合金中未熔相的数量，有利于增加时效强化效果，之后再通过双级时效处理可以使得合金获得理想的综合力学性能，但进一步延长第二级时效处理时间，将导致合金强度和延伸率大幅度的下降。

《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》杂志2014年第24期中曾刊载文章《Heat treatment of 7xxx series aluminum alloys-Some recent developments》，该文章描述了均匀化，固溶处理，淬火和时效处理对7xxx系高强铝合金组织和性能的影响，并总结了在Monash大学进行的相关研究的进展和最新成果。该文章中详细的介绍了RRA和T77热处理工艺对合金组织的影响机理。在RRA处理初期阶段，弥散颗粒相将发生溶解，随着RRA处理的进行，分布均匀且尺寸细小的弥散相的体积分数将逐步增大，合金的强度和硬度随之升高至最大值，但RRA处理时间的进一步延长，弥散相将聚集形成粗化现象，颗粒相的数量逐渐减少，颗粒间的平均间距将逐步增大，从而使得合金强度和硬度随之降低。

《中国有色金属学报》杂志2007年第3期第17卷中曾刊载文章《Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.12Zr合金的组织和性能》，该文章通过对该成分合金进行120℃×22h+180℃×30min+120℃×22h的RRA热处理工艺进行处理。在处理过程中，合金基体内大量析出细小，均匀，弥散和呈豆瓣状且与基体共格的二次Al₃(Sc,Zr)相粒子，使得合金组织仍保持变形加工组织，未发生再结晶现象，最终得到该合金的抗拉强度和伸长率分别为733.4MPa和5.4％，略低于T6状态。综上所述，合金不同的热处理工艺将对合金的最终性能产生十分重要的影响。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种高锌含量的铝合金的热处理工艺，其目的是通过将传统的回归再时效热处理工艺(RRA)进行重新的设计，使得合金的抗腐蚀性能得到提升的同时，抗拉强度可以达到单级时效的水平。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种高锌含量的铝合金的热处理工艺所述铝合金的属于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，其特征在于：该铝合金的化学成分及重量百分比范围为：Zn：9.6-10％；Mg：1.4-2.0％；Cu:2.0-2.8％；Zr：0.08-0.15％；Al：Bal.；

针对该铝合金的热处理工艺的步骤为：

步骤一、该铝合金经DC铸造成型后进行均匀化处理，之后通过挤压形成棒材，并在465-470℃条件下进行固溶处理，出炉后冷水淬火；

步骤二、将该铝合金棒材进行一级时效处理，工艺制度为：120℃×24h，到温进炉，出炉冷水淬火；

步骤三、将该铝合金棒材进行回归处理，工艺制度为：175-190℃×5-45min，到温进炉，出炉冷水淬火；

步骤四、将该铝合金棒材进行再时效处理，工艺制度为：135-140℃×3-14h，到温进炉，出炉冷水淬火。