Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr双级时效工艺

摘要

Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr双级时效工艺，属于金属合金技术领域。将合金在2℃/min速率下由室温升温至475℃，保温2h，水冷降温。慢速升温双级时效工艺中将合金以1℃/min由室温升至120℃，保温4h，然后再以1℃/min速率升至150℃保温(18-48)h，160℃保温(4-36)h,或者170℃保温(2-14)h。本发明所提供的工业条件下的双级时效工艺，相比于快速升温的双级时效工艺，提高了合金的综合性能。

说明书

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及 Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金的热处理强化工艺。

背景技术

文献调查表明，Al-Zn-Mg-Cu(7000系)铝合金是高强铝合金，是一种典 型的可通过时效提高性能的合金。

针对Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金的双级时效工艺研究，发明专 利：一种耐剥落腐蚀的含铒Al-Zn-Mg-Cu合金双级时效工艺(申请号： 201410099547.1)提出了一种快速升温条件下的双级时效工艺，具体热处理步骤 如下，固溶处理470℃，保温2h，室温水冷淬火；水淬后获得的合金进行双级时 效热处理，步骤如下：

A、第一级时效：100℃/min从室温升至120℃，保温4h；

B、第二级时效：从120℃以100℃/min速率升至第二级时效温度，第二级 时效制度为160℃/(8～16)h。

上述工艺可使合金具有较高的强度的同时拥有良好的耐剥落腐蚀性能。然而 在实际工业生产中，尤其是一些的大的挤压件，热处理中的实际升温速率都是很 慢的，并不能达到100℃/min的升温速率。

因此针对大型挤压件，本文提出慢速升温的热处理工艺，在工业条件热处理 下获得材料性能的均匀性，提高材料的综合性能。固溶处理中将材料以相对较慢 的速度从室温升至固溶温度，保温。时效过程中，慢速升温至时效温度，再保温。 克服厚壁大件在时效过程中由于壁厚导致的组织和性能的不均匀性，获得高强度， 良好的耐剥落腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金 获得高强耐蚀良好综合性能的双级时效工艺。为了达到此目的，本发明通过慢速 升温下的双级时效工艺，使材料的均匀性大大提高，从而获得良好的综合性能。

本发明所提供的Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金的双级时效工艺， 包括以下步骤：

将Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金以2℃/min的速率由室温慢速升 温至475℃保温2h，水淬降温。水淬后获得的合金进行慢速升温双级时效热处理， 步骤如下：

A、第一级时效：从室温升至120℃，升温速率为1℃/min，保温4h，；

B、第二级时效：从120℃升至第二级时效温度，升温速率为1℃/min，第二 级时效制度分别为：150℃保温18-48h、160℃保温4-36h或170℃保温2-14h。 本发明所采用的合金为Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr经470℃/24h均匀化 后的挤压管。

上述所述的Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金的质量百分比成分为Zn： 7.2～8.2，Mg：2.0～3.0，Cu：0.4～0.8，Er：0.1～0.15，Zr：0.1～0.15，Al为余量。

本发明所提供的工业条件下的热处理工艺，提高了合金的综合性能。获得了 抗剥落腐蚀等级为EA及PC，屈服强度为450Mpa以上的铝合金。

附图说明

图1、Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金工业条件下固溶工艺示意图；

其中升温速率为2℃/min，保温温度T为475℃，保温时间t为2h；

图2、Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金工业条件下双级时效工艺示意图； 其中升温速率为1℃/min，第一级热处理保温温度T1为120℃，保温时间t1为 4h；第二级热处理保温温度T2的范围为150-170℃，保温时间t2范围为0-48h；

图3、Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金工业条件下双级时效优选工艺区域 示意图；

其中第一级热处理温度均为120℃/4h。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施 例。

实施例1

将Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金挤压管以2℃/min的升温速度从 室温升至475℃保温2h，水冷以后再以1℃/min的升温速度从室温升至120℃， 保温4h，接着再以1℃/min的升温速度连续升温至150℃，保温0-48h。依照相 关的测试标准，对经不同时效时间处理试样的硬度，电导率，剥落腐蚀性能室温 拉伸性能进行测试，结果如表1所示。

表1第二级时效温度为150℃/不同时效时间样品测试性能数据

实施例2

将Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金挤压管以2℃/min的升温速度 从室温升至475℃保温2h，水冷以后再以1℃/min的升温速度从室温升至120℃， 保温4h，接着再以1℃/min的升温速度连续升温至160℃，保温0-48h。依照相 关的测试标准，对经不同时效时间处理试样的硬度，电导率，剥落腐蚀性能,室 温拉伸性能进行测试，结果如表2所示。

表2第二级时效温度为160℃/不同时效时间样品测试性能数据

实施例3

将Al-7.2Zn-2.3Mg-0.6Cu-0.11Er-0.1Zr合金挤压管以2℃/min的升温速度从 室温升至475℃保温2h，水冷以后再以1℃/min的升温速度从室温升至120℃， 保温4h，接着再以1℃/min的升温速度连续升温至170℃，保温0-48h。依照相 关的测试标准，对经不同时效时间处理试样的硬度，电导率，剥落腐蚀性能,室 温拉伸性能进行测试，结果如表3所示。

表3第二级时效温度为170℃/不同时效时间样品测试性能数据

表4实施例1-3中其他时效时间样品测试性能数据

由表1和表4可以看出，慢速升温双级时效处理工艺中第二级时效温度为150℃ 时，保温时间为2h时，硬度为199.6HV，剥落腐蚀等级为ED级，屈服强度为 606MPa，保温时间为4h-16h时，硬度在197-205HV之间，剥落腐蚀等级为EB 级别，其中保温时间为4h时屈服强度为614MPa保温18-22h时，硬度为197HV 左右，剥落腐蚀等级为EA级别。保温24h时，剥落腐蚀性能达到PC级别。保 温36-48h时,硬度值在186-188HV之间，剥落腐蚀等级为PC级别，保温时间为 48h时，屈服强度为528MPa。

由表2和表4可以看出，慢速升温双级时效处理工艺中第二级时效温度为160℃ 时，合金的硬度及拉伸性能相对于表1中的数据(150℃)略有下降，保温时间 为6-8h时，硬度在194-197HV之间，屈服强度在563MPa左右，但是剥落腐蚀 等级却达到了EA级别，保温时间为10-16h时，硬度在180-190HV之间，屈服 强度在540-550MPa左右，但是剥落腐蚀等级却达到了PC级别，同样表现出较 好的综合性能。

由表3和表4可以看出，慢速升温双级时效处理工艺中第二级时效温度为170℃ 时，合金的硬度及拉伸性能与表1及表2中的数据相比，下降比较明显，随着时 效时间的延长，很快的出现过时效，保温时间为2-14h时，剥落腐蚀能达到PC 级别，屈服强度也在450Mpa以上。

因此，在本发明提供的慢速升温双级时效热处理工艺中，优选处理工艺为第 一级时效温度为120℃保温4h。第二级时效温度为150℃保温(18-48)h，160℃ 保温(4-36)h,或者170℃保温(2-14)h。此时合金的屈服强度在450Mpa以上，抗 剥落腐蚀评级为EA及PC级，合金抗腐蚀性能好，强度相对较高，综合性能良好。