[发明专利]一种高铜镁比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金铸锭分级均匀化处理工艺

说明书

本发明公开了一种高铜镁比的Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Zr超高强铝合金铸锭分级均匀化处理工艺，具体步骤为：将合金铸锭以25～50℃/h从室温升温至375～425℃后保温5～15h；再以25～50℃/h升温至450℃后，继续以5～15℃/h升温至465～475℃间后保温时间1～4h；最后将合金以1～5℃/h升温至480～490℃并保温16～36h，随后空冷。本发明主要适用于Cu/Mg＞1的超高强Al‑Zn‑Mg‑Cu合金，通过分级工艺处理，不仅能够促进合金中Al₃Zr纳米级弥散相的均匀析出，提高合金后续变形组织的高温稳定性；同时能有效消除铸锭中低熔点非平衡共晶相T相(AlZnMgCu相)，并且也充分考虑到了T相向S相(Al₂CuMg相)的转变等因素，最终实现T相和S相的完全回溶，有力避免了S相在基体中残留，从而改善或提高铝材的综合性能。

技术领域

本发明涉及铝合金铸锭热处理工艺领域，具体涉及到一种高铜镁比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金铸锭的分级均匀化处理工艺。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金由于其比强度高等特点，已成为航空航天、国防军工等关键领域的主要的轻质结构材料。但由于超高强铝合金成分较为复杂，元素含量高，各元素成分配比变化等因素，合金铸锭在制备凝固过程中易产生严重的枝晶偏析和成分偏析，造成合金组织和成分不均匀，同时形成大量粗大的非平衡共晶组织和初生相，严重恶化合金综合性能。因此合金铸锭需要进行合理有效的均匀化处理，以改善合金组织与成分的均匀性。

超高强铝合金铸锭的均匀化处理是材料最终能否获得最佳使用性能的关键环节。均匀化处理消除或降低晶内化学成分和组织的不均匀性，促进晶界非平衡共晶相溶解，减少残留相体积分数，改善合金的塑性，提高合金的塑性和抗疲劳断裂性能，同时促进微量元素如Zr等形成的Al₃Zr等纳米粒子均匀弥散析出，以抑制后续合金热加工过程中变形组织再结晶和晶粒长大等作用。

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金由于成分复杂等，形成的初生相种类较多，尤其当合金铸锭成分中Zn含量大于3％，且Cu/Mg较高时，会形成高熔点的含Cu相S相(Al₂CuMg相)，此外铸锭在均匀化过程中还会发生由低熔点初生相T相(AlZnMgCu相)转变为更高熔点S相现象，从而造成合金均匀化效果不佳，影响合金最终的综合性能。

基于以上的技术背景，本发明设计了一种高铜镁比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金分级均匀化处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于高铜镁比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金分级均匀化处理工艺，适用于Cu/Mg＞1(重量比)的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金，具体工艺包括以下步骤：第一步将合金铸锭从室温以25～50℃/h升温至375～425℃间的某温度点随后保温5～15h；第一步是为了促进合金中微量元素Zr形成的Al₃Zr纳米粒子弥散析出。第二步再将合金从375～425℃间的某温度点以25～50℃/h升温至450℃，不保温。第三步再将合金从450℃以5～15℃/h升温至465～475℃间的某温度点随后保温1～4h；第三步是为了有效地消除合金中低熔点T相或促进T相向S相完全转变。第四步再将合金从465～475℃间的某温度点以1～5℃/h升温至480～490℃保温16～36h，随后空冷至室温；第四步是为了消除合金中残留的S相。

所述工艺步骤中，最优工艺参数为：

第一步：将合金从室温以50℃/h升温至400℃，保温5h；

第二步：将合金从400℃以50℃/h升温至450℃，不保温；

第三步：将合金从450℃以10℃/h升温至470℃，保温2h；

第四步：将合金从470℃以2℃/h升温至480℃，保温24h，空冷至室温。