[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金短流程回归再时效优化工艺

说明书

本发明公开了一种Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金回归再时效优化工艺，其工艺步骤包括将固溶态Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金依次进行预时效、回归处理、再时效、二次再时效；所述再时效温度：115‑123℃，保温时间：5‑8h，之后随炉升温至二次再时效温度：160‑177℃，保温时间：1‑8h，后空冷。本发明采用“固溶淬火+预时效+回归+一次再时效+二次再时效”复合工艺，对铝合金回归再时效工艺进行优化，在不影响材料强度、耐腐蚀性能的基础上可显著缩短合金的热处理周期，热处理周期缩短40％以上，节省能源消耗，降低生产成本，可显著提高工业上结构件的大规模生产及锻件研制生产效率，适合复杂结构件的工业化规模生产。

技术领域

本发明公开了一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金短流程回归再时效优化工艺，属于金属材料热处理技术领域。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金具有高强度、低密度、良好的加工性能等特点，满足航空航天领域的需要，被航空工业作为重要结构材料进行使用。作为热处理可强化型合金，时效硬化(析出相强化)是其最重要的强化机制，其强化机理是在时效过程中从过饱和固溶体中均匀析出细小弥散的强化相，时效方式主要包括单级时效、双级时效、回归再时效工艺。

单级时效即一级时效，是指将合金在高于室温的一定温度下保温若干时间，合金经过峰时效(T6)状态后，基体内均匀分布细小弥散的亚稳相η′相、适量的GP区与少量的平衡相η，会获得最大强度和硬度，但由于晶界存在细小且连续分布的析出相，其抗腐蚀性能较差。

双级时效指的是在两个温度下进行人工时效。经双级时效热处理之后，合金的强度会有所下降，相对于T6态降低10～15％，抗腐蚀性能明显增强。

综上，该系合金在峰时效状态(T6)下应力腐蚀敏感性较高，双级时效后的强度较T6态有所下降，但耐腐蚀性能可以得到改善。为满足航空等领域结构件高强度、高抗应力腐蚀性能的综合需求，1974年Cina首次提出回归再时效热处理工艺。这种制度指的是合金在两次较低温度时效(120℃左右/24h)间插入一次较高温度的回归时效处理工艺。合理的回归工艺可使不同规格的试样具有峰时效状态(T6)强度的同时，耐腐蚀性能达到双级时效的水平。即经过回归再时效处理后的合金在保持高强度的同时可以获得良好的抗应力腐蚀性能与断裂韧性。但这一工艺时效周期长(回归、再时效处理总周期45h以上)，耗费大量能源，因此不利于实现工业化规模生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种能耗低、工艺周期短的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金短流程回归再时效优化工艺，本发明工艺在不影响材料强度、耐腐蚀性能的基础上，显著缩短(周期缩短40％以上)铝合金的回归再时效热处理周期。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金短流程回归再时效优化工艺，包括如下步骤：

将固溶态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金依次进行预时效、回归处理、再时效、二次再时效；

所述预时效工艺参数为：

预时效温度：100℃-121℃，保温时间：10-18小时，之后随炉升温进行回归处理；

所述回归处理工艺参数为：

回归处理温度：170-200℃，保温时间：10-90min；冷却方式：水冷；

所述再时效工艺参数为：

一次再时效温度：115-123℃，保温时间：5-8h，之后随炉升温进行二次再时效处理；

所述二次再时效工艺参数为：

二次再时效温度：160-177℃，保温时间：1-8h，冷却方式：空冷。

本发明中，固溶态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的固溶工艺参数为：