Al-5.6Zn-2.1Mg-1.2Cu-0.1Zr-0.1Er合金雙級時效工藝的制作方法
【技術領域】
[00011 本發明屬于有色金屬技術領域，涉及一種A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2Cu-0 · IZr-O · lEr鋁 合金的雙級時效熱處理工藝。
【背景技術】
[0002] Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金屬于熱處理可強化鋁合金，它具有低密度、高比強度及韌性 好等特點，作為航空航天及交通運輸領域的主要結構材料，得到廣泛應用。但其韌性低、耐 腐蝕性能差等缺點又限制了其使用范圍，目前有效的方法是調整合金成分及優化熱處理制 度，獲得晶界組織斷續、晶內組織彌散的合金分布，從而提高合金抗腐蝕性能的同時又保持 原有的尚強度，提尚合金的綜合性能。
[0003] 7075鋁合金是第一個可以應用于實際的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，為解決其韌性低、 耐腐蝕性能差等缺點先后米取了多種方法，如在兀素組成上，增加了 Zn、Cu含量和Cu/Mg比 值來提高強度，用元素 Zr代替了 Cr，有效的細化了合金的晶粒尺寸，從而開發出強度、斷裂 韌性和抗應力腐蝕性能等綜合性能較高的合金;在熱處理制度上，開發出雙級時效制度，使 合金在犧牲少量強度的同時，抗應力腐蝕性能得到明顯提高。
[0004] 本發明合金基于目前應用成熟的7075合金成分，通過降低Cu元素含量，復合添加 Er、Zr微合金化元素提出的一種新型Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金。Er元素 的添加有釘扎位錯、細化晶粒、提高合金熱穩定性能的積極作用。因此，為使該種合金獲得 更好地綜合性能，其后續熱處理工藝的研究具有重要意義。
[0005] 目前已有針對A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2Cu-0 · IZr-O · lEr鋁合金雙級時效熱處理工藝 的研究（專利申請號:201510038958.4 )，具體熱處理步驟如下:所述鋁合金在470 °C固溶2h， 然后室溫水冷淬火;水淬后的合金進行雙級時效處理，第一級時效制度為105 °C保溫5h;第 二級時效分別在150°(：、160°(：、170°(：保溫(0~36)11，上述熱處理工藝為快速升溫過程，在實 際工業生產過程中，熱處理合金多為大構件型材，熱處理過程中的快速升溫難以實現，且難 以保證構件芯部和表面溫度的一致性。因此，本發明提出一種適用于厚壁擠壓件的慢速升 溫熱處理工藝，克服了厚壁件熱處理過程中快速升溫帶來的組織和性能的不均勻性，從而 獲得高強度及良好的耐剝落腐蝕性能，其中固溶過程升溫速率為2°C/min，時效過程升溫速 率為 l°C/min。

【發明內容】

[0006] 本發明提供一種A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2CU-0 · IZr-O · lEr鋁合金工業條件下的雙級 時效熱處理工藝，通過調整熱處理過程中的升溫速率，得到適用于工業條件下的雙級時效 工藝，使合金具有良好的抗腐蝕性能及較高的強度等綜合性能。
[0007] 一種Al-5.6Zn-2. lMg-1.2CU-0 . IZr-O . lEr鋁合金工業條件下的雙級時效熱處理 工藝，其特征在于：
[0008] 對A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2CU-0 · IZr-O · lEr鋁合金進行固溶處理，從室溫升至475°C， 升溫速率2 °C/min，保溫2h，室溫水冷淬火;水淬后獲得的合金進行慢速升溫雙級時效熱處 理，步驟如下：
[0009] A、第一級時效:從室溫升至120°C，升溫速率為l°C/min，保溫5h;
[0010] B、第二級時效:從120°C升至第二級時效溫度，升溫速率為l°C/min，第二級時效制 度分別為：150°C保溫12~36h、160°C保溫8~36h或170°C保溫6~34h。
[0011] A1-5 · 6Zn-2 · lMg-1 · 2Cu-0 · IZr-O · lEr鋁合金的質量百分比成分為：Zn: 5 · 6~6 · 6， 1%:1.8~2.6，(：11:1.0~1.6,2〇0.08~0.124〇0.08~0.12，余量為厶1和不可避免的雜質， 均勻化工藝為400°C/10h+465°C/24h。
[0012] 上述工業條件下的雙級時效熱處理工藝，可獲得屈服強度約450~545MPa，維氏硬 度約160~193HV，抗剝落腐蝕性能EA級及以上的合金。
[0013] 采用本發明的技術方案能為工業條件下合金熱處理提供有效的工藝窗口，獲得最 佳力學性能、腐蝕性能的工藝狀態，使合金具有良好的綜合性能。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明實施例1、2、3經過二級時效所得合金的力學性能、腐蝕性能及優選工 藝區間圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。
[0016] 實施例1
[0017] 將所述Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金進行固溶處理，從室溫升至 475°C，升溫速率2°C/min，保溫2h，室溫水冷淬火;然后進行雙級時效慢速升溫熱處理，第一 級時效從室溫升至120°C，升溫速率為1°C/min，保溫5h;第二級時效從120°C升至150 °C，升 溫速率為l°C/min，保溫0~36h。
[0018] 實施例2
[0019] 將所述Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金進行固溶處理，從室溫升至 475°C，升溫速率2°C/min，保溫2h，室溫水冷淬火;然后進行雙級時效慢速升溫熱處理，第一 級時效從室溫升至120°C，升溫速率為1°C/min，保溫5h;第二級時效從120°C升至160 °C，升 溫速率為l°C/min，保溫0~36h。
[0020] 實施例3
[0021] 將所述Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金進行固溶處理，從室溫升至 475°C，升溫速率2°C/min，保溫2h，室溫水冷淬火;然后進行雙級時效慢速升溫熱處理，第一 級時效從室溫升至120°C，升溫速率為1°C/min，保溫5h;第二級時效從120°C升至170 °C，升 溫速率為l°C/min，保溫0~36h。
[0022] 表1是實施例1、2、3所對應的合金雙級時效處理后的抗剝落腐蝕評級。
[0023] 表1實施例1、2、3所對應的合金雙級時效處理后的抗剝落腐蝕評級
[0024]
[0025] 由表1可以看出，合金經雙級時效處理后可得到抗剝落腐蝕性能良好的工藝窗口， 且抗腐蝕性能隨著二級時效時間的延長和溫度的增加逐步提高。同時，結合圖1可知，隨著 二級時效時間的延長，合金的硬度先升高后逐步下降，且二級時效溫度越高，硬度下降速度 越快，幅度越大。
[0026] 實施例1中，第二級時效溫度為150°C保溫12~36h時，此時合金的RpQ.2值約為520 ~545MPa，對應的維氏硬度值約為187~193HV，抗剝落腐蝕評級皆為EA級，強度較高，綜合 性能良好。
[0027]實施例2中，第二級時效制度為160°C保溫8~36h時，此時合金的RpQ.2值約為（510 ~535)MPa，對應的維氏硬度值約為175~192HV，抗剝落腐蝕評級為EA級及以上。其中，二級 時效時間為14~36h時，抗剝落腐蝕評級皆為PC級，此時合金的R pQ.2值約為504~535MPa，對 應的維氏硬度值約為175~190HV，綜合性能良好。
[0028] 實施例3中，第二級時效制度為170°C保溫6~34h時，此時合金的RpQ.2值約為450~ 515MPa，對應的維氏硬度值約為160~186HV，抗剝落腐蝕評級皆為EA級及以上。其中，二級 時效時間為1 〇~34h時，抗剝落腐蝕評級皆為PC級，此時合金的RP〇. 2值約為450~508MPa，對 應的維氏硬度值約為160~178HV，綜合性能良好。
[0029]因此，目標鋁合金在工業條件下的雙級時效工藝如下：第一級時效制度為120°C/ 5h，第二級為 150°C/(12 ~36)h，160°C/(8 ~36)h 或 170°C/(6 ~34)h，升溫速率為 l°C/min。 此時合金的屈服強度約為450~545MPa，對應的維氏硬度值約為160~193HV，抗剝落腐蝕評 級為EA級及以上，合金抗腐蝕性能好，硬度值較高，綜合性能提高。
【主權項】
1. 一種Al-5.6Zn-2. lMg-1.2CU-0. lZr-0. lEr鋁合金工業條件下的雙級時效熱處理工 藝，其特征在于： 對Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金進行固溶處理，從室溫升至475°C，升溫 速率2 °C/min，保溫2h，室溫水冷淬火;水淬后獲得的合金進行慢速升溫雙級時效熱處理，步 驟如下： A、 第一級時效:從室溫升至120°C，升溫速率為rC/min，保溫5h; B、 第二級時效:從120°C升至第二級時效溫度，升溫速率為l°C/min，第二級時效制度分 別為：150 °C保溫12~36h、160 °C保溫8~36h或170 °C保溫6~34h。2. 按照權利要求1所述的一種Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金工業條件下 的雙級時效熱處理工藝，其特征在于，Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金的質量 百分比成分為:Zn:5.6~6.6，Mg:1.8~2.6，Cu:1.0~1.6，Zr :0.08~0.12，Er:0.08~0.12， 余量為A1和不可避免的雜質，均勻化工藝為400°C/10h+465°C/24h。3. 按照權利要求1所述的一種Al-5.6Zn-2. lMg-1.2Cu-0.1 Zr-O. lEr鋁合金工業條件下 的雙級時效熱處理工藝，其特征在于，獲得屈服強度為450~545MPa、維氏硬度為160~ 193HV、抗剝落腐蝕性能EA級及以上的合金。
【專利摘要】Al-5.6Zn-2.1Mg-1.2Cu-0.1Zr-0.1Er合金雙級時效工藝，屬于有色金屬技術領域。具體工藝過程如下，首先對合金進行固溶處理，從室溫升至475℃，升溫速率2℃/min，保溫2h，室溫水冷淬火；然后進行慢速升溫雙級時效熱處理，第一級時效從室溫升至120℃，升溫速率為1℃/min，保溫5h；第二級時效從120℃升至第二級時效溫度，升溫速率為1℃/min，第二級時效制度分別為150℃保溫12～36h，160℃保溫8～36h或170℃保溫6～34h。本發明可獲得屈服強度約450～545MPa，維氏硬度值約160～193HV，抗剝落腐蝕性能EA級及以上的合金，綜合性能得到提高。
【IPC分類】C22F1/053, C22C21/10
【公開號】CN105568190
【申請號】CN201610150854
【發明人】黃暉, 張明珠, 聶祚仁, 劉冉, 高坤元, 文勝平, 吳曉藍, 吳浩
【申請人】北京工業大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月16日