[发明专利]一种降低Er微合金化7000系铝合金热塑性变形抗力的方法

说明书

一种降低Er微合金化7000系铝合金热塑性变形抗力的方法，属于铝合金热处理和铝合金塑性加工领域。合金组分为(重量百分比)：1.20‑1.9Cu，2.0‑2.9Mg,≤0.20Mn,≤0.25Si,≤0.35Fe,7.2‑8.2Zn,0.05‑0.2Er，0.05‑0.1Zr，不可避免杂质≤0.15,余量为Al；工艺流程为：铸造→均匀化→铸锭高温预析出→热塑性变形。其高温预析出处理：先在420℃保温6h，然后在210℃保温4h，出炉水淬。铸锭高温预析出处理工序通过使沉淀相以过时效状态(平均尺寸≥1μm)均匀析出，可以降低Er微合金化7000系铝合金热塑性变形抗力。

技术领域

本发明属于铝合金热处理和铝合金塑性加工领域，特别涉及一种通过热塑性变形前的铸锭预析出热处理工艺来降低Er微合金化7000系Al-Zn-Mg-Cu铝合金热塑性变形抗力的方法。

背景技术

7000系Al-Zn-Mg-Cu合金属于可热处理强化的变形铝合金，由于其具有高比强度，较优异的韧性、热加工性以及耐腐蚀性的特点，广泛应用于航天航空等领域。在工业应用上，Al-Zn-Mg(-Cu)合金挤压速度慢，挤压力大，一直是其挤压制品生产的一个重要问题。Al-Zn-Mg-Cu合金属于可热处理强化铝合金。铸态合金到最终合金的型材产品，传统生产工艺流程按时间先后顺利包括“均匀化→热塑性加工(例如轧制、挤压、锻造等)→固溶→时效”。每个工艺流程都赋予合金不同的微观组织并直接影响到合金最终的显微组织与性能。

均匀化后的不同冷却制度会严重影响均匀化后的显微组织，进而影响后续的合金热塑性变形行为。工业上，Al-Zn-Mg(-Cu)合金典型工艺流程中均匀化后的冷却制度为随炉冷却或空冷，这样的冷却方式会使冷却速度随铸锭尺寸及环境温度变化很大，进而导致均匀化后的显微组织特征差别很大。均匀化后快速冷却会形成固溶体，导致热变形过程动态析出大量细小弥散相，进而使热变形过程有很高的初始峰值应力，表现在热加工过程(例如：挤压、轧制、锻造等)中，会出现很高的初始变形抗力。铸锭均匀化后的缓慢冷却可以使沉淀以大颗粒状析出，能解决初期由于细小弥散相动态析出导致的高挤压力问题。但这种均匀化后缓慢冷却的方式只是在热塑性加工条件不苛刻(例如：低挤压比和低挤压速度)的工况下有效。这是由于在普通均匀化后缓慢冷却过程中，初生一次相颗粒周围会析出的大块共晶沉淀相，当热塑性变形条件变得苛刻(例如：大挤压比和高的挤压速度)时，这些大块析出相会发生共晶熔化，使挤压制品出现热裂。所以，有必要通过工艺流程优化，降低塑性变形抗力，并且确保制品不发生热裂。

微量Er添加到铝合金中，由于形成弥散分布的L1₂结构的Al₃Er纳米相，有显著强化效果，这使发展新型工业化规模的含铒高性能铝合金具有了广阔前景。但是，与不添加Er的铝合金相比，Er微合金化铝合金中会形成弥散分布的L1₂结构的Al₃Er纳米相，这种L1₂结构的Al₃Er相和位错交互作用导致需要的挤压力更大，挤压速度更慢。因而，有必要对Er微合金化铝合金的加工工艺进行改进，以降低挤压力提高挤压速度，进而减小变形功消耗，降低对压力加工设备吨位的要求，提高设备生产效率。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种新型降低Er微合金化7000系Al-Zn-Mg-(Cu)铝合金变形抗力的热处理及热塑性变形方法，并且这种方法能减小铝合金挤压开裂的倾向，提高产品质量，提高设备生产效率，降低能耗，是一种绿色节能减排工艺方法。这种新型工艺适用于可热处理强化的Er微合金化7000系Al-Zn-Mg-(Cu)铝合金。

本发明的技术方案如下：