[发明专利]一种制备高综合性能铝合金的热机械处理工艺

说明书

本发明涉及一种制备高综合性能铝合金的热机械处理工艺；属于有色金属热处理工艺技术领域。本发明将铝合金加热至固溶温度保温一段时间，随炉冷却或空冷至轧制温度进行热轧，热轧后立即水淬，随后将铝合金进行低温预时效一定时间随即升温后短时保温后温轧，随后进行人工时效处理。本发明工艺简单易于实现自动化生产；同时当铝合金为Al‑Cu‑Mg合金时所制备铝合金具有良好的强韧性，且疲劳性能优良，显著提高了铝合金服役寿命和疲劳损伤容限，当铝合金为Al‑Zn‑Mg合金时，所得产品具有良好的强塑性配合，而且所得产品的抗应力腐蚀性能得到显著提升。

技术领域

本发明涉及一种制备高综合性能铝合金的热机械处理工艺，属于有色金属热处理工艺技术领域。

技术背景

目前，针对合金疲劳性能及抗疲劳裂纹扩展速率的提高进行的研究主要有，通过添加微量合金元素，如：Ag、Zr、Yb等提高合金性能，例如专利CN104164599A通过向低Cu/Mg比的Al-Cu-Mg合金添加微量的Yb，促进S’相的析出同时配合预变形从而提高合金的抗疲劳性能。热处理对疲劳性能的影响也进行了许多研究，如专利CN105483579A通过固溶前冷轧退火，固溶后自然时效，控制晶粒大小和长宽比，从而改善合金抗疲劳损伤性能。一方面，微合金化对合金性能的影响的研究周期长，成本高，且不利于合金的回收利用，另一方面，热处理对合金疲劳性能的影响较为复杂，例如Al-Cu-Mg合金常用的T3状态其疲劳性能相对较好，自然时效处理一般要进行15天以上的时效处理，周期长且相比于人工时效牺牲了一定强度，因此，一种工艺简单，周期短可连续生产且资源节约的热机械处理工艺还有待被开发。

目前使Al-Zn-Mg合金获得更优的综合性能是国内外研究学者的重点。通常合金的性能与其微观结构密切相关，因此可以通过以下两种方法来改善Al-Zn-Mg合金的综合性能：一是优化主元素含量或添加可提高合金抗应力腐蚀的微量元素。尽管该途径是提高铝合金性能的重要途径，但高成本与铸造困难限制了其在工业生产中的应用，而且该方法不利于原料循环回收。二是通过热处理工艺来调控基体和晶界析出物的成分、尺寸和分布从而提高。T6状态的Al-Zn-Mg合金具有较高的强度，但其抗SCC性能较弱。常规过时效制度(如T74、T76)可以大大提高合金抗SCC性能，但是其强度与T6状态相比降低了10％到15％。专利US3856584中提出了一种三级时效处理机制，可使合金在强度不降低的情况下，显著提高其抗SCC性能。但是该机制中的高温回归时间很短，导致其不适用于大规模工业生产。因此，一种工艺简单，周期短可连续生产且资源节约的热机械处理工艺还有待被开发。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足而提供一种简单可靠、有效提高铝合金性能的热机械处理工艺。

本发明一种制备高综合性能铝合金的热机械处理工艺，包括下述两种方案：

方案一：处理对象为Al-Cu-Mg合金

方案一包括以下步骤：

步骤一：固溶热轧连续处理

将Al-Cu-Mg合金加热到固溶温度保温一段时间后，随炉冷却或空冷至轧制温度进行热轧，热轧后立即淬火，热轧后进行淬火的转移时间不超过5s；

步骤二：时效温轧连续处理

将步骤一所得铝合金进行低温预时效保温一段时间后随即升温至一定温度短时保温后，立即进行温轧；

步骤三：时效处理

将步骤二所得铝合金进行人工时效；

方案二：处理对象为Al-Zn-Mg合金；

方案二包括以下步骤：

步骤A：固溶热轧连续处理

将Al-Zn-Mg铝合金加热到固溶温度保温一段时间后，直接进行热轧，热轧后立即淬火，转移时间不超过10s；