[发明专利]改善2×××‑T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

铝合金具有低密度、高比强度、良好的韧性及耐蚀性等特点而广泛应用于航空、航天、交通运输以及机械、电子、建筑等领域，在国民经济和国防建设中具有不可替代的作用。2×××系合金是高强变形铝合金的典型代表，在航空、航天、交通运输等领域均具有广泛的应用前景。如何进一步提高2×××系合金的性能，如疲劳裂纹扩展速率da/dN等，具有重要的意义，目前国内生产的航空用2×××-T3铝合金板材性能不稳定，尤其是da/dN值偏高。如何通过关键加工工艺的优化改善2×××-T3板材疲劳裂纹扩展速率具有重大的意义。

国内外对2×××铝合金航空材料的疲劳性能开展了大量的研究工作，大部分工作集中在最终板材性能结果分析上，给出了造成T3板da/dN性能低的可能影响因素，如第二相控制、晶粒尺寸及织构控制等，但是始终没有提出改善da/dN性能的有效工艺措施。

发明内容

本发明的目的在于得到一种改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，旨在通过关键均匀化温度、时间及均匀化后冷却速率的应用，有效的控制热轧前合金组织中粗大第二相的面积分数，从而显著的改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率。

本发明所提出的改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，包括以下步骤：

(1)按照一定合金成分范围进行配料熔炼，铸造得到所需铸锭；

(2)均匀化热处理，其过程为：将铸锭从室温以10～400℃/h的平均升温速率或经1～48h升温至490～510℃，并保温1～60h，然后快速冷却，控制平均冷却速率≥70℃/h；

(3)预热保温处理，其过程为：将经步骤(2)处理后的铸锭从室温以10～400℃/h的平均升温速率或经1～48h升温至420～500℃，保温1～15h；

(4)热轧，其过程为：热轧开轧温度为410～495℃，热终轧温度>250℃；

(5)对热轧后的板材进行退火和/或固溶处理，退火处理其温度控制在300～400℃，保温时间控制在1～15h，固溶处理的固溶温度>490℃，保温时间>15min；

(6)对经步骤(5)处理后的板材进行精整处理，处理过后进行自然时效，得到T3态板材。

进一步地，上述改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，其中：对于厚板产品，其成品厚度≥4.0mm，成品厚度优选为≥6.0mm经步骤(4)热轧至成品厚度，所述步骤(5)中的固溶处理采用辊底式淬火炉或盐浴炉。

进一步地，上述改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，其中：对于中厚板产品，其成品厚度为2.0～7.0mm，经步骤(4)热轧至3.0～12mm，所述步骤(5)中可选择性进行退火处理再进行冷轧，直接冷轧至成品厚度，之后可选择的进行固溶前的预退火处理再进行固溶处理，固溶过程采取辊底式淬火炉、盐浴处理或气垫炉处理，且保温时间>5min。

进一步地，上述改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，其中：对于薄板产品，其成品厚度为≤3.0mm，经步骤(4)热轧至3.0～10.0mm，所述步骤(5)中可选择性进行退火处理再进行冷轧，冷轧至1.5～5.0mm，之后进行中间退火处理；之后再次进行冷轧，直接冷轧至成品厚度；之后可选择的进行固溶前的预退火处理再进行固溶处理，固溶过程采取盐浴处理或气垫炉处理，且保温时间>5min。

更进一步地，上述改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，其中：所述步骤(1)中的合金材料成分范围包括AA2524、AA2024合金等2×××合金。

更进一步地，上述改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，其中：所述步骤(2)中快速冷却，通过放置冷却装置中实现，控制平均冷却速率≥100℃/h。

更进一步地，上述改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，其中：所述步骤(3)之前对经均匀化处理的铸锭可选择的进行包覆一层铝。

本发明的实质性特点和显著的技术进步体现在：本发明2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，通过关键均匀化温度、时间及均匀化后冷却速率的应用，可以有效控制热轧前合金组织中粗大第二相的面积分数，从而显著的改善2×××-T3板疲劳裂纹扩展速率da/dN值。

具体实施方式