[发明专利]一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法

说明书

本发明涉及一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，属于金属热处理技术领域。该方法包括：(1)升温阶段：合金采用升温速率逐渐减小的升温过程，使弥散相均匀析出并提高AlZnMgCu相的起始融化温度；(2)保温阶段：合金进行均匀化保温过程，使AlZnMgCu相回溶。本发明的均匀化热处理方法，能够有效地提高四元相的起始融化温度，实现四元相的快速回溶，节省热处理时间，同时能确保析出的弥散相的尺寸及数量密度符合要求。更重要的是，本方法工艺控制简单，操作性强，热处理效率高，能够达到常规的双级均匀化处理的效果，特别适合工业化大规格铸锭的均匀化处理。

技术领域

本发明涉及一种低Cu含量7xxx系铝合金的均匀化热处理方法，属于金属热处理技术领域。

背景技术

7xxx系铝合金具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性、易加工等性能，在航空航天、石油钻探、交通运输等领域均有广泛的应用。一般来说，7xxx系合金的铸态组织中存在较为明显的枝晶偏析，大量的粗大共晶组织以网状结构存在基体中的晶界处，导致合金的组织与成分不均匀。在后续变形加工过程中，在共晶结构与基体的交截面处容易发生应力集中，进而产生裂纹，严重影响合金的性能，因此，通过均匀化热处理来消除铸态组织中的粗大共晶结构非常有必要。

均匀化处理能够使铸态组织中可回溶的非平衡共晶相充分回溶，消除枝晶偏析，同时获得合金元素分布较为均匀的固溶体，能尽最大程度保障后续固溶处理的效果。此外，在均匀化过程中，合金中的Zr、Cr等微量元素能够形成Al₃Zr、Al₃Er等弥散相，其尺寸为几十纳米，与基体保持共格状态。在后续的热变形过程中，能够有效地钉扎晶界，抑制再结晶，提高最终成品态的性能。

7xxx系铝合金铸态组织中的凝固析出相类型主要有AlZnMgCu相、Al₂CuMg相、Al₂Cu相、MgZn₂相、富Fe相等。其中，AlZnMgCu相、MgZn₂相、富Fe相在所有类型的7xxx系合金中均存在，MgZn₂相在200～300℃即可回溶，AlZnMgCu相的回溶温度介于460～475℃之间，富Fe相属于不可回溶相。在Cu含量较高的7xxx系合金中易存在Al₂CuMg相和Al₂Cu相，且在均匀化过程中容易发生AlZnMgCu相向Al₂CuMg相的转变。通常，7xxx系铝合金的均匀化处理分为单级、双级、三级均匀化。单级均匀化工艺一般是在AlZnMgCu相起始熔化温度下选定温度保温24～48h，经过该工艺能够实现AlZnMgCu相的回溶，但弥散相的数量较少、尺寸粗大，后续抑制再结晶的效果较差。双级均匀化工艺一般是升温400～440℃保温10～20h，然后在460～475℃保温24～72h。经过该工艺能够实现AlZnMgCu相的回溶和弥散相的均匀析出。此外，如果合金在均匀化过程中出现AlZnMgCu相向Al₂CuMg相的转变，还需要增加在480～490℃保温15～30h处理来确保Al₂CuMg相的回溶，这样的均匀化工艺为三级均匀化热处理工艺。对于低Cu含量的7xxx系合金而言，铸态组织中几乎不存在富Cu相，且后续均匀化热处理过程中也基本不发生相转变，AlZnMgCu相直接回溶，因此不需要使用三级均匀化工艺。考虑到弥散相的均匀析出，可以采用双级均匀化热处理工艺。然而，传统的双级均匀化工艺的第二级温度上限为460～475℃，需要较长的保温时间，因此，需要提出更简便的处理方法，能够在更短的时间内达到均匀化的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种低Cu含量7xxx系合金的均匀化热处理方法，能够通过简单的工艺控制，在实现四元相快速回溶以及析出细小、均匀的弥散相的同时，显著节约热处理时间，达到常规的双级均匀化处理的效果。

本发明的目的采用以下技术方案来实现。