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一种喷射成形超高强铝合金的热处理方法.pdf

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一种 喷射 成形 高强 铝合金 热处理 方法
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摘要
申请专利号:

CN201410171722.3

申请日:

2014.04.25

公开号:

CN103911568A

公开日:

2014.07.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C22F 1/053申请公布日:20140709|||实质审查的生效IPC(主分类):C22F 1/053申请日:20140425|||公开
IPC分类号: C22F1/053 主分类号: C22F1/053
申请人: 沈阳工业大学
发明人: 曲迎东; 苏睿明; 李荣德; 尤俊华; 景方方; 刘殳平
地址: 110870 辽宁省沈阳市沈阳经济技术开发区沈辽西路111号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201410171722.3

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2016.07.06|||2014.08.06|||2014.07.09

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种喷射成形超高强铝合金的热处理方法,包括以下步骤:喷射成形工艺制备Al-Zn-Mg-Cu合金坯锭,经固溶处理后进行120℃低温欠时效预处理16h,而后在200℃或以上的高温下进行回归处理,然后在120℃下进行24h的再时效处理,再时效处理参数为T6峰值时效处理工艺。本发明针对现有喷射态Al-Zn-Mg-Cu合金峰值时效、过时效以及传统回归再时效处理的缺陷和不足,基于合金回归再时效后,晶内出现尺寸较大析出相的现象,提出一种新型回归再时效处理方法,缩短预时效处理时间,?#26723;?#33021;耗,节约时间,节省成本,在喷射态Al-Zn-Mg-Cu合金合金强度进一步提高的基础上,大幅提升抗腐蚀性能。

权利要求书

权利要求书
1.  一种喷射成形超高强铝合金的热处理方法,其特征在于:热处理方法为“欠时效预处理+高温回归处理+峰值时效再处理”的回归再时效处理方法。

2.  如权利要求1所述的喷射成形超高强铝合金,其特征在于:喷射成形工艺制备的Al-Zn-Mg-Cu系合金合金。

3.  如权利要求1所述的欠时效预处理,其特征在于:时效温度为120℃,保温时间为16h。

4.  如权利要求1所述的高温回归处理,其特征在于:温度为200℃或以上,最佳保温时间随温度升高而减少。

5.  如权利要求1所述的峰值时效再处理,其特征在于:处理工艺为T6峰值时效处理,其温度为120℃,保温时间为24h。

说明书

说明书一种喷射成形超高强铝合金的热处理方法
技术领域
本发明属于铝合金的热处理方法,特别涉及一种喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系合金的回归再时效热处理方法。
背景技术
Al-Zn-Mg-Cu系合金?#24378;?#28909;处理强化的高强铝合金,广泛应用与航空航天领域。一?#24065;?#26469;,该合金采用传统的铸造、连续铸造等工艺制备,合金强度低于680MPa。直?#36797;?#19990;纪90年代末,喷射成形技术被成功用于Al-Zn-Mg-Cu系合金的制备,由于喷射成形制备的合金在固溶度、晶粒度等方面?#21152;?#20110;传?#25345;?#36896;工艺,因此获得了强度在730MPa以上的合金坯料,由此开辟出Al-Zn-Mg-Cu系合金材料制备的新阶段。加之Al-Zn-Mg-Cu系合金可热处理强化,利用T6峰值时效处理可提高合金的强度,却?#26723;?#20102;合金的抗腐蚀性能。为改善合金的抗腐蚀性能,人们通过T73等过时效处理工艺,但?#27492;?#22833;了合金的强度。为解决强度和抗腐蚀性能之间的矛盾,Cina提出回归再时效的三级时效处理工艺(US3856584),该工艺是在T6峰值时效处理后加短时间的高温回归处理,然后再进行T6峰值时效处理,经过一次完整的回归再时效处理后,合金即可获得较高的强度,而且抗腐蚀性能得以改善。由于工艺的局限,回归再时效处理后,合金晶界析出相虽断续分布,较大程度改善了合金的抗腐蚀性能,但晶内尺寸较大析出相的数量较多,使合金强度不高于T6峰值时效处理水平,一定程度上限制了合金的强度。
发明内容
1、发明目的:针对现有喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系合金峰值时效、过时效以及传统回归再时效热处理技术的缺陷和不足,本发明者基于喷射态Al-Zn-Mg-Cu系合金传统回归再时效后晶内尺寸较大析出相的数量较多,一定程度上限制合金强度的现象,提出一种新型回归再时效处理工艺方法,该工艺周期短,生产能耗低,生产时间和生产成?#38236;?#21040;节约,在大幅改善喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金抗腐蚀性能的基础上,进一步提升合金的强度。
2、技术方案:本发明技术方案为:欠时效预处理温度为120℃,保温时间为16h,欠时效预处理后升温至回归温度进行高温回归处理,回归温度为200℃或以上,保温时间随回归温度的升高而减少,高温回归处理后进行峰值时效再处理,峰值时效再处理按T6处理工艺参数进行,即温度为120℃,保温24h。
发明人研究发现,对于喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系合金,传统回归再时效工艺方法在T6峰值时效处理作为预时效处理后,晶内析出相体积分数已达最大;高温回归使得晶内的尺寸较小析出相回溶至基体,另一些尺寸较大的强化相长大,晶界强化相断开;再时效时,回溶至基体的溶质元素再次析出,一部分形成新的析出相,另一部分提供给在回归过程?#24418;?#34987;回溶?#39029;?#22823;的析出相继续长大,最终使得晶内强化析出相的数量和体积分数再次增加,使得合金再次强化。
而利用欠时效预处理+高温回归处理+峰值时效再处理(即本发明)在欠时效预处理后,晶内强化相体积分数并不高,且析出相尺寸小;但是,在高温回归处理过程中,由于晶内的析出相尺寸小,导致绝大多数析出相均被回溶至基体中,并且晶界析出相亦长成粗大和离散状使合金的抗腐蚀能力提升;峰值时效再处理时,析出相再?#26410;?#22522;体?#24418;?#20986;,且细小、弥散。加之回归过程较为充分,在此期间长大的晶内析出相相对较少,因此峰值时效再处理时后合金晶内大尺寸析出相较少,避免?#23435;?#20986;相?#21482;?#38271;大而损失强化效果的发生,并且强化析出相的数量和体积分数增加,合金的强度增强,达到甚至超过T6峰值时效与传统回归再时效处理水平。
3、优点及效果:与现有时效热处理工艺相比,本发明的优点在于该回归再时效工艺能使喷射态Al-Zn-Mg-Cu系合金在保持晶界析出相?#21482;?#31163;散分布,并达?#36739;?#33879;过时效状态的同时,使合金的晶内析出相达到甚至超过峰值时效析出状态,获得比T6峰值时效处理与传统回归再时效处理更高强度。
采用本发明的回归再时效工艺处理过的试样,其电导?#30465;?#21093;落腐蚀程度和晶间腐蚀程度均与传统回归再时效处理的试样相?#20445;?#19982;T73过时效处理的试样接近,其强度超过T6峰值时效处里和传统回归再时效处理后的试样。可见,经本发明的回归再时效工艺处理后的合金在保持抗腐蚀性能大幅度提升的前提下,合金的强度进一步得到提高。
附图说明:
图1是本发明工艺流程示意图;
图2是合金经过不同时效工艺处理后的拉伸性能和电导率
图3是合金经过不同时效工艺处理后的剥落腐蚀性能
图4是合金经过不同时效工艺处理后的晶间腐蚀性能
具体实施方式:
采用喷射成形工艺制备Al-5.48Zn-2.21Mg-1.48Cu合金(质量分数)。喷射成形制得的沉积坯件经热?#36153;?#21152;工制成φ20mm棒材,?#36153;?#28201;度为400℃,?#36153;?#27604;30:1,?#36153;?#36895;率1.5mm/s。
?#36153;?#21518;的材料采用475℃保温3h的固溶处理,然后水淬。通过120℃保温16h欠时效预处理,200℃或以上高温回归处理若干时间和120℃保温24h峰值时效再处理进行本发明的热处理,并与T6峰值时效出、T73过时效处理和传统回归再时效处理进行比较。
剥落腐蚀试验按美国ASTM G34-2001标准进行,标?#21450;?#33853;腐蚀溶液中NaCl、KNO3和HNO3的浓度分别为4.0mol/L、0.5mol/L 和0.1mol/L,溶剂为蒸馏水。实验温度恒定为25±2℃,腐蚀介质体积与腐蚀面面积之比为20mL/mm2,避免试样与容器及试样之间相互接触。保温箱浸泡,浸泡6h-24h内观察试样(不清洗),然后继续浸泡,48h后取出观察。腐蚀后的评级代号:N腐蚀不?#29616;兀?#34920;面上?#24418;?#33104;蚀或脱色现象;P表面出现细小点蚀或爆皮;EA、EB、EC、ED分别代表剥落腐蚀逐渐加重。
晶间腐蚀试验按照美国ASTM G110-1992标准进行。将样品垂直悬挂腐蚀液(每升溶液含57g的NaCl和10mL的H2O2)中,浸泡6h,实验温度保持在35±2℃,试样腐蚀面积与腐蚀液容积比为20mm2/mL,避免试样与容器及试样之间相互接触。腐蚀后的试样用水洗净吹干。晶间腐蚀评价等级:最大深度不超过0.01mm为1级;深度在0.01mm至0.03mm为2级;介于0.03mm至0.10mm为3级;0.10mm至0.30mm之间为4级;超过0.30mm为5级。
实施例1:
试样采用120℃保温16h欠时效预处理,然后200℃保温8min高温回归处理,最后120保温24h峰值时效再处理。热处理结束后进行拉伸测试和电导率测试,实验结果如图2所示;进行剥落腐蚀实验,剥落腐蚀等级评定如图3所示;进行晶间腐蚀实验,晶间腐蚀深度及等?#24230;?#22270;4所示。
实施例2:
试样采用120℃保温16h欠时效预处理,然后220℃保温2min高温回归处理,最后120保温24h峰值时效再处理。热处理结束后进行拉伸测试和电导率测试,实验结果如图2所示;进行剥落腐蚀实验,剥落腐蚀等级评定如图3所示;进行晶间腐蚀实验,晶间腐蚀深度及等?#24230;?#22270;4所示。
实施例3:
试样采用120℃保温16h欠时效预处理,然后240℃保温0.5min高温回归处理,最后120保温24h峰值时效再处理。热处理结束后进行拉伸测试和电导率测试,实验结果如图2所示;进行剥落腐蚀实验,剥落腐蚀等级评定如图3所示;进行晶间腐蚀实验,晶间腐蚀深度及等?#24230;?#22270;4所示。
对比例1:
试样采用120℃保温24h的T6峰值时效处理。热处理结束后进行拉伸测试和电导率测试,实验结果如图2所示;进行剥落腐蚀实验,剥落腐蚀等级评定如图3所示;进行晶间腐蚀实验,晶间腐蚀深度及等?#24230;?#22270;4所示。
对比例2:
试样采用120℃保温8h,然后160℃保温16h的T73过时效处理。热处理结束后进行拉伸测试和电导率测试,实验结果如图2所示;进行剥落腐蚀实验,剥落腐蚀等级评定如图3所示;进行晶间腐蚀实验,晶间腐蚀深度及等?#24230;?#22270;4所示。
对比例3:
试样采用120℃保温24h,然后200℃保温10min,最后120保温24h的传统回归再时效。热处理结束后进行拉伸测试和电导率测试,实验结果如图2所示;进行剥落腐蚀实验,剥落腐蚀等级评定如图3所示;进行晶间腐蚀实验,晶间腐蚀深度及等?#24230;?#22270;4所示。

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