[发明专利]一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材

说明书

本发明涉及铝合金热处理技术领域，具体而言，涉及一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材。该方法首先对7000系铝合金厚板进行固溶处理，固溶处理的冷却过程采用间断式冷却以抑制第二相的析出及降低内外应力差，随后进行预应变处理以消减残余应力，最后进行预时效处理，调控固溶原子状态。与已有技术相比，本发明工艺简单，无需对设备进行改造，消减残余应力的同时，力学性能也得到了明显提升，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及铝合金热处理技术领域，具体而言，涉及一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法及铝合金板材。

背景技术

高强高韧低残余应力的铝合金厚板，是航空航天领域必不可少的关键材料，在国民经济和国防军工方面占有十分重要的地位。航空用铝合金厚板的生产与消费，不仅反映了一个国家的铝加工状况，更重要的是反映了一个国家的科学技术水平及综合经济实力。

7000系Al-Zn-Mg-Cu合金，因具有密度小、强度高、韧性和加工性能好等优点，成为大飞机机体结构件的主要用材。7000系铝合金属于固溶强化铝合金，需对厚板进行固溶时效处理。固溶后的淬火过程，使厚板内外产生较大的温度梯度，在厚板内形成严重的淬火残余应力，使工件在后续机械加工过程中由于残余应力的释放产生弯曲和翘曲变形。

传统的消减残余应力的方法，包括对淬火介质的选择、预拉伸处理等，均不同程度的消减了部分残余应力，但同时对7000系铝合金厚板的力学性能，产生了一定的弱化影响。所提出的消减淬火残余应力的方法，并未同时考虑铝合金厚板力学性能的挖掘和优化。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，该热处理方法通过结合固溶处理后的间断式冷却处理、预应变处理、预时效处理和时效处理的协同调控，实现厚板淬火残余应力的有效消减，同时实现固溶合金原子热力学状态和强化相析出动力学的有效调控，消减淬火残余应力的同时，实现力学性能的有效提升。

本发明的目的之二在于提供一种所述的热处理方法得到的铝合金厚板，通过此方法处理的铝合金厚板在处理后，具有低的淬火残余应力，高的时效析出响应，短时效时间内达到峰值强度。

具体采用以下技术方案：

一种消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法，包括以下步骤：首先对7000系铝合金厚板进行固溶处理，固溶处理的冷却过程采用间断式冷却以抑制第二相的析出及降低内外应力差，随后进行预应变处理以消减残余应力，最后进行预时效处理，调控固溶原子状态。

进一步地，在预时效处理之后再次进行预应变处理，然后进行人工时效处理以强化力学性能。

进一步地，所述固溶处理是以5~10℃/min的升温速率加热至固溶温度450~480℃，保温时间10~60min。

进一步地，所述间断式冷却是以大于20℃/s的冷速快速冷却至100~200℃的温度区间以抑制第二相的析出，随后以1~5℃/min的冷速冷却至室温以降低内外应力差。

进一步地，所述预应变处理为进行0.1~0.5%的延展。

进一步地，所述预时效处理是在60~120℃保温20~240min。

进一步地，所述时效处理是在120~180℃进行4~12h的人工时效。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明消减7000系铝合金厚板淬火残余应力的方法采用间断式淬火处理方法，结合预应变处理、预时效处理和时效处理，从淬火残余应力的产生源头和消减方法角度对厚板淬火残余应力进行了有效消减，同时对热处理全流程固溶合金原子的赋存状态、热力学和强化相的析出动力学进行调控，实现时效过程强化相的低温快速析出强化。