[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu合金细晶板材制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种Al‑Zn‑Mg‑Cu合金细晶板材制备方法，包括以下步骤：S1、初始化固溶，S2、预变形，S3、中间退火，S4、终变形，S5、固溶再结晶，S6、峰时效后，即得Al‑Zn‑Mg‑Cu合金细晶板材；与现有技术相比，本发明采用上述制备方法，将Al‑Zn‑Mg‑Cu合金板材动态再结晶形成大量等轴细晶组织和大量亚组织，再通过后续再结晶固溶时效处理调控，获得稳态高强高韧细晶组织，使合金相对传统热轧态的板材具有较大的塑性提升，满足航空航天及汽车工业的需求；本发明还提供了一种Al‑Zn‑Mg‑Cu合金细晶板材在有色金属技术领域中的应用。

技术领域

本发明属于有色金属及其制备领域，尤其涉及一种短流程的Al-Zn-Mg-Cu合金细晶板材制备方法及其应用。

背景技术

铝以其资源丰富、重量轻、机械性能好、耐腐蚀性好、导电性好等优点成为最受欢迎的有色金属，广泛应用于包装、建筑运输、电工材料等领域。晶粒细化是通过不同技术改变晶粒结构尺寸来实现的，是同时提高金属材料强度和塑性的首选方法。因此，铝的晶粒细化被认为是铝加工业的一项关键技术。

热机械加工中的塑性变形是控制晶粒尺寸的有效途径。铝合金生产中已经应用了多种热机械处理方法，然而传统的热机械处理方法对晶粒的细化效果有限。通过施加高塑性应变在金属材料中产生超细晶粒的大塑性变形(SPD)已经被广泛研究了几十年。现在有几种技术可用于生产所需的高应变：等通道角挤压(ECAP)、高压扭转(HPT)、累积式叠轧(ARB)、循环挤压(CEC)、累积连续挤压成形(ACEF)、多向锻造(MDF)等，但是大塑性变形要求在室温或者低温下进行较大应变，难以进行大尺寸或者大批量的生产，对于7xxx系铝合金等沉淀强化型合金，低温进行＞80％以上的变形也很难实现。因此大塑性变形在7xxx系铝合金的实际应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明为了克服现有技术局限，节能高效获得铝合金细晶板材，设计了短流程形变热处理工艺，充分利用MgZn₂相的析出与回溶和Al₃Zr的钉扎，发挥位错等晶体缺陷和第二相的耦合作用，最终细化晶粒。

本发明提供了一种Al-Zn-Mg-Cu合金细晶板材制备方法，包括以下步骤：

S1、初始化固溶：将Al-Zn-Mg-Cu合金板材从室温升温至465℃～470℃并保温8h，继续升温至475℃～485℃并保温4h，使得合金中的第二相充分回溶，然后水淬成固溶板材，恢复到溶质原子的过饱和固溶状态；

S2、预变形：将固溶板材加热到250℃～350℃，进行轧制预变形，应变诱导第二相均匀化和球化，形成大量应变诱导析出粒子和亚结构；

S3、中间退火：将预变形后的合金板材加热到380℃～430℃并保温10min～30min，第二相发生Ostwald熟化，进而形成大量亚晶组织，然后水淬成淬火板材；

S4、终变形：将淬火板材在室温下进行轧制终变形，应变诱导析出粒子的钉扎和进一步的变形，促使小角度晶界转变成大角度晶界，从而细化晶粒；

S5、固溶再结晶：将终变形后的合金板材从室温升温至470℃～480℃并保温1h，然后水淬；

S6、峰时效：将步骤S5得到的合金板材放入时效炉中进行峰时效处理，即得Al-Zn-Mg-Cu合金细晶板材。