[发明专利]一种提高7000系铝合金挤压制品组织均匀性的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料处理技术领域，特别是指一种提高7000系铝合金挤压制品组织均匀性的热处理方法。

背景技术

随着交通运输、航天航空等高新技术领域的快速发展，对高性能铝合金产品的需求不断增长，且对产品质量均匀性、一致性的要求不断提高，解决铝合金挤压制品的组织性能不均匀问题，对于提高铝合金挤压制品的质量、进一步提升我国轨道交通和航空航天装备的整体服役性能、满足国民经济高速发展的需要具有十分重要的意义[谢建新，刘静安. 金属挤压理论与技术.北京：冶金工业出版社，2012]。

导致铝合金挤压制品组织性能不均匀性的主要原因之一是挤压金属变形的不均匀。由于挤压流动变形的特点，一般情况下，挤压过程中金属的实际变形程度由外层向内逐渐减少，且这种不均匀性程度随挤压的进行而增加，所以在挤压产品长度和横断面上会出现组织的不均匀性，并反映在性能不均匀上。

另一个主要原因是挤压过程中金属温度的不均匀。挤压成形过程中，由于塑性变形热、摩擦热、坯料与工模具之间的传热以及金属内部热传导等原因，导致挤压制品沿长度方向和横断面上存在温度分布不均匀现象。

对于金属流动不均匀性问题，可以通过挤压模具结构与尺寸优化设计、工艺方案与参数综合优化等方法得以改善[黄东男，李静媛，张志豪，等. 方形管分流模双孔挤压过程中金属的流动性. 中国有色金属学报，2010,20(3):488-495]。

对于挤压制品长度方向温度不均匀性问题，目前的主要解决方法是采用等温挤压。根据挤压金属的特点和具体挤压生产条件，可单独或综合采用速度闭环控制[李静媛, 谢建新, 宋勇, 等. 铝镁合金预测模糊控制温度闭环等温挤压系统及方法. 中国发明专利, ZL201110346836.3, 2013-5-22.]、坯料梯温加热（冷却）[谢建新, 李静媛, 陈雨来, 等. 一种实现挤压坯料温度梯度分布的装置与控制系统. 中国发明专利, ZL200910237523.7, 2011-03-30.]、模具液氮冷却[崔秀英. 液氮冷却模具挤压建筑制品试验研究. 轻合金加工技术, 1991, 19(4): 30-35.]、工艺参数综合控制[谢建新，张志豪，侯文荣，等.一种工艺参数综合控制等温挤压方法. 中国发明专利,ZL201210088373.X, 2014-3-26]等技术实现等温挤压。

对于挤压制品横断面不均匀性的问题，目前的主要解决方法是模具结构优化设计和挤压工艺参数合理匹配，通过调节挤压过程中变形热、摩擦热及坯料与工模具的接触换热等各项热流的大小，以改善挤压制品横断面温度分布的不均匀程度[侯文荣，张志豪，谢建新，等. 基于挤压过程质点逆向追踪和热流分析的铝合金空心制品横断面温度不均匀性研究.2015，25（7）：1798~807]。

然而目前的等温挤压技术尚不能解决挤压制品横断面温度不均匀性问题，而模具结构和挤压工艺参数优化等方法目前也只能部分改善横断面温度不均匀性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高7000系铝合金挤压制品组织均匀性的热处理方法，该方法包括以下阶段：

（1）坯料预处理：将7000系铝合金坯料在均匀化处理保温阶段结束时以均匀的降温速率V₁冷却到温度T₁，然后出炉空冷；其中，V₁为0.1~2℃/min，T₁为80℃~130℃；

步骤（1）目的是通过控制冷却速度以获得合适尺寸析出相，一方面可抑制热挤压时的动态再结晶，另一方面，挤压时析出相的周围由于大量位错塞积而形成局部形变带，从而增加形核位置，抑制晶粒长大。

（2）常规热挤压：将步骤（1）的预处理坯料以均匀的升温速率V₂加热到温度T₂，在温度T₂下保温时间H₁，然后进行挤压；其中，V₂为10~20℃/min，T₂为370~470℃，H₁为10~30min。

（3）回复处理：将步骤（2）的挤压制品加热至温度T₃，保温时间H₂；其中，T₃为230℃~380℃，H₂为10~20h；

步骤（3）目的是一方面是减少位错密度，释放合金内部的形变储能，降低合金在后续热处理的再结晶驱动力；另一方面是析出部分析出相，以阻碍后续固溶处理阶段晶粒的长大。