[发明专利]一种高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金及其热处理方法

说明书

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种高强韧Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金及其热处理方法。本发明的高强韧Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金的热处理方法具体为：将合金铸锭放入盐浴炉中加热升温经双级均匀化处理后铣面，之后热轧得到合金板材；随后放入盐浴炉中，进行双级固溶处理，得到固溶处理后的合金；放入液氮中，进行淬火；最后放入微波热处理炉中，进行回归再时效处理，先进行第一次T6处理，进行保温回归处理，水淬后，进行第二次T6处理，出炉空冷至室温，得到高强韧Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金。本发明的热处理工艺简单，微波加热可实现温度升降的精准控制，且在清洁、高效、节能方面具有明显优势。本发明制备的铝合金材料同时具备高强度、高韧性和高耐蚀性的特征，适于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金及其热处理方法。

背景技术

时效强化型Al-Zn-Mg-Cu系高强韧铝合金具有比强度高、加工性能优良、抗应力腐蚀性能好、质量轻等优点，被广泛应用于航空航天工业的重要结构材料。随着航空航天工业和民用交通工具的迅速发展，对选用先进的轻质材料的强度、韧性、抗应力腐蚀性能、屈服强度、延伸率等性能的要求越来越高，并且航空航天领域对飞机机身等更加轻量化的追求，使得轻质招合金构件呈现大型化、整体化的发展趋势。

目前Al-Zn-Mg-Cu系高强韧铝合金存在的主要问题有：提高锌镁总含量和采用峰值时效，合金强度虽然提高了，但抗应力腐蚀性能降低；提高合金中铜的含量，可以改善合金的抗应力腐蚀性能，却损害了合金的焊接性能，强度与应力腐蚀的矛盾是Al-Zn-Mg-Cu系铝合金最关键的问题；热处理工艺提高合金强度的同时会降低韧性及延伸率，导致铝合金的韧性、延伸率过低，达不到要求；热处理时间过长。现在解决Al-Zn-Mg-Cu系高强韧铝合金以上问题的工作主要集中在两方面。一方面，从微合金化角度出发，添加可以提高合计强度、抗应力腐蚀性能以及延伸率等性能的微量元素；另一方面，开发新的热处理工艺，协同提高合金性能。

随着大型整体式构件厚度的增加，在构件淬火时就会出现厚度截面各处淬火冷却速度不同的现象，从而导致截面芯部及边部基体中溶质元素脱溶析出程度不同，造成芯部及边部时效后析出强化相的形态差异。表面附近淬火冷却速度较高，过饱和固溶体基体中溶质元素脱溶现象不明显，溶质元素过饱和度得以保持，有利于在进一步的时效过程中形成数量充分、尺寸细小、分布合理的沉淀强化相，保持合金所应有的良好综合性能。芯部附近的冷却速率较低，引发了合金基体中α-Al过饱和固溶体的分解，溶质元素大量脱溶、并生长成较为粗大的淬火析出相，这些粗大淬火析出相的产生不仅降低了溶质元素在合金制品芯部基体中的过饱和度，并大大减少随后时效热处理过程中可形成的沉淀强化相数量、恶化了该部位的强度性能，而且极有可能成为初始裂纹萌生及微区腐蚀源地，恶化该部位的其它性能。根据基体沉淀相、晶界析出相及PFZ与合金综合性能密切关系，可知，冷却速度较慢的合金基体显微组织形态严重削弱了合金的弹性强度、屈服强度、延伸率等综合性能。

RRA(回归再时效)处理是70年代初的Cina公司为改善7075铝合金的SCR而提出的，经过RRA处理后，合金在保持T6态强度的同时拥有T73态的抗SCC性能，但RRA工艺过程中也有两个方面的问题需要解决：(一)被处理件在高温下短时(几十秒到几分钟)加热，难以保证合金内外温度一致，只能应用于小零件，并且在对实际生产意义不大；(二)回归处理过程中会出现合金强度下降的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，如：热处理时间长、合金强度不够、韧性低、延伸率低、抗应力腐蚀性能差等，本发明提供了一种高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金。