[发明专利]一种基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材的制备方法，该制备方法步骤如下：A、将7XXX系铝合金铸锭进行均匀化处理；B、将均匀化处理后的铸锭热挤压成棒材；C、将热挤压后的棒材旋转通过位于固定位置处的机械超声振动装置，获得基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材。本发明的制备方法利用具有四个对称分布的压头的机械超声振动时效装置对热挤压棒材进行加工，促进合金中纳米级沉淀相的均匀析出以及表面层晶粒的纳米化和晶粒尺寸梯度分布，同时具有良好表面质量和均匀性，显著提高了7XXX系铝合金的强韧性和抗疲劳性能，实现超高强度与良好塑性的结合。

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体地说是一种基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材的制备方法。

背景技术

由于7XXX系铝合金具有高强度、低密度、良好的加工性能和抗应力腐蚀开裂等一系列优点，常被加工成各类型材，广泛应用于轨道交通、航空航天和国防军事等领域。7XXX系铝合金(主要为Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu两个主要合金系列)是典型的析出强化型铝合金，通过控制有效的时效工艺在合金中析出纳米或亚微米级别的Mg-Zn或Al-Mg-Zn等亚稳沉淀相，可显著提升合金的强度，获得超高强铝合金。

7XXX系铝合金型材的常规加工工艺包括：均匀化处理→热挤压→固溶处理→时效处理。挤压后合金的固溶处理是为了将挤压过程中析出的较大第二相再次溶入基体中，以提高后续时效处理的效果。然而，即使是短时的高温固溶处理，在溶解第二相的同时也会造成再结晶晶粒的长大，从而一定程度上降低合金的强度和塑性。而不经过固溶处理直接对挤压态合金进行人工时效时，其强化效果有限。因此，如何充分利用时效强化相提高7XXX系铝合金的性能长期以来始终是工业和学界的研究热点。近年来，先后开发了多级固溶、强化固溶、高温预析出、固溶降温处理、多级时效等一系列热处理工艺来改善7XXX系合金中的沉淀相分布从而提高合金力学性能。虽然以上热处理工艺对于提高7XXX系合金的性能有一定效果，但在缩短该类合金的生产周期，提高其相应的抗疲劳性能方面仍有很大的改进空间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材的制备方法；该制备方法结合热挤压和机械超声振动时效获得高强韧7XXX系铝合金，该制备方法利用机械超声振动时效来代替传统固溶和人工时效，能够改进现有传统7XXX系合金型材加工中存在的局限，充分发挥梯度分布的沉淀相强化的显著作用，提高7XXX系合金的强韧性和抗疲劳性能，且所需时间显著缩短。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材的制备方法，其特征在于：该制备方法步骤如下：

A、均匀化处理：将7XXX系铝合金铸锭进行均匀化处理；

B、热挤压：将均匀化处理后的铸锭热挤压成棒材；

C、超声滚压：将热挤压后的棒材旋转通过位于固定位置处的机械超声振动装置，获得基于机械超声振动时效的7XXX系铝合金棒材。

所述步骤A中的均匀化处理的温度为460～480℃、时间为6～24h，均匀化处理完成后空冷。

所述步骤B中的热挤压的加工温度为460℃～480℃、挤压速率为0.6m/min～1.2m/min、挤压比为15～35，挤压后水淬处理。

所述步骤C中的机械超声振动装置的超声压头均布分布在棒材的圆周方向。

所述步骤C中的机械超声振动装置的超声压头布置在棒材行进方向上的同一立面内。

所述步骤C中的机械超声振动装置包含四个对称分布的圆柱状超声压头。

所述的超声压头上下对称、左右对称布置在棒材行进方向上的同一立面内。