[发明专利]实现T77三级时效的热处理方法及航空用铝合金板材

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金板材生产领域，且特别涉及一种实现T77三级时效的热处理方法及航空用铝合金板材。

背景技术

7XXX系铝合金(Al-Zn-Mg-Cu)具有高的室温强度和良好的综合性能，是世界各国航空、航天、交通运输等领域不可或缺的结构材料。经过几十年的发展，7XXX系铝合金已先后成功开发出了7050、7055等系列合金，并得到了广泛的应用。随着飞机的大型化和结构件的整体化要求越来越高，对材料各项性能的要求越来越苛刻，例如对于制造大型运输机、客机的机翼壁板需长度达20m以上的要求，不仅要求铝合金具有超高的强度和优良的耐腐蚀性能，更要求优异的抗疲劳性能。这种集综合优异性能于一身的铝合金处理技术是航空领域迫切需要的。

有研究表明，不同热处理工艺可改变该系合金的微观组织结构，从而最终影响合金的力学性能和抗应力腐蚀性能。该系合金为了获得最高的抗拉强度，通常采用T6峰值时效处理方法。但该方法处理的铝合金材料的晶内组织为弥散分布的GP区粒子和η’相，晶界组织为连续分布的η相粒子。由于晶界粒子呈连续分布，导致耐腐蚀性能差。为了提高铝合金抗应力腐蚀性能，过去几十年采取的方法是将铝合金进行两级过时效处理，得到断续分布的晶界粒子，如T73、T74、T76等过时效状态。但是，这些过时效状态在得到断续分布的晶界粒子的同时，也使得晶内强化粒子粗化，造成合金强度下降。近年来开发出的以T77为代表的回归再时效(RRA)三级时效处理技术，可以在保持晶内弥散组织的同时，将晶界粒子处理成过时效的断续分布状态，较好地实现了抗拉强度和抗腐蚀性能的协同提高，但有关该类三级时效工艺的具体参数目前尚未公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现T77三级时效的热处理方法，使合金充分固溶，形成过饱合固溶体，再使晶内有细小均匀的析出，晶界粗化。

本发明的另一目的在于提供一种航空用铝合金板材，其强度高，耐久性和损伤容限强。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种实现T77三级时效的热处理方法，其包括以下步骤：

将加热区升温至120-140℃，保温20-30min，再将待时效的铝板送入加热区，进行第一次加热保温20-25h；按重量百分数计，铝板主要由以下合金元素成分组成：Zn：5.9％-12.4％；Mg：1.6％-2.4％；Cu：2.0％-2.6％；Mn：0.2％-0.6％；Zr：0.05％-0.25％；Fe：0.1％-0.6％；Si：0.1％-0.6％；余量为Al；

将保温区的温度以速率＞3-5℃/min提升至180-195℃，进行第二次加热保温30min-60min；

将加热区的铝板送入淬火区，水淬到室温；

将淬火区的铝板经吹干，送入时效炉进行第三级时效。

进一步地，在本发明较佳实施例中，热处理方法是基于辊底炉实现的，辊底炉包括上料台、加热区、淬火区和出料台，上料台用于放置铝板，并将铝板传送至加热区，出料台用于将淬火区的铝板传送至时效炉。

进一步地，在本发明较佳实施例中，在第一次加热保温过程中，使铝板在加热区左右摆动，摆动范围为2-4m，摆动速度为1-20cm/min。

进一步地，在本发明较佳实施例中，将加热区的铝板送入淬火区的转移时间＜15s。

进一步地，在本发明较佳实施例中，将淬火区的铝板送入时效炉的转移时间＜4h。

进一步地，在本发明较佳实施例中，第三级时效为：升温至120-140℃，保温20-25h。

进一步地，在本发明较佳实施例中，待时效的铝板是按照以下制备方法制得：将铝合金原料熔炼成熔体，铸造熔体形成铝合金铸锭，铝合金铸锭经过双级均匀化处理、热轧处理、双级固溶处理后进行拉伸。

进一步地，在本发明较佳实施例中，热轧处理的方法为：将铝合金铸锭加热至400-450℃，保温1-3h，热连轧至厚度为12-150mm的铝合金板，终轧温度为320℃；

进一步地，在本发明较佳实施例中，拉升铝合金铸锭的拉伸形变量为1.9％-2.1％。

一种航空用铝合金板材，其采用上述的实现T77三级时效的热处理方法制得。