一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu系铝合金自由锻件的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金自由锻件的制备方法，属于铝合金锻造

。

技术介绍

[0002]铝合金中的
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金具有密度小
、
比强度高和良好的加工性能等特点，在航空
、
航天
、
兵器
、
电子
、
舰船等领域作为关键性结构材料被广泛应用
。
[0003]随着我国对大型结构件的需求与日俱增，对
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金大厚度材料的应用更加突出，对大厚度材料的性能均匀性提出了更高的要求
。
目前，
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系列铝合金大厚度锻件的组织和性能沿厚度方向存在着明显的不均匀性，严重影响材料的整体性能，在工程设计上，往往以性能较低的方向作为设计的依据，这就给设计带来了困难
。
现有技术中主要通过多向锻造
、
等温锻造
、
添加稀土元素
、
热处理等工艺来提高铝合金的综合性能
。
这些方法虽然对某些铝合金自由锻件可以获得初步的效果，但终因工艺繁琐及生产效率低而未在生产中被大量推广，同时对于厚度较大的材料，这些工艺对于材料的各向异性的改善微乎其微，如中国专利
CN 115747592 A
公开了一种各向同性高强度变形铝合金及其制备方法，该方法通过添加稀土元素
Sc
，促进塑变时非基面滑移的开动，通过伸长应变与压缩应变结合的等温往复挤压，极大弱化塑变基面强织构，从而消除织构引起的力学性能各向异性，该方法可一定程度的改善铝合金材料的各向异性，但需要加入稀土元素，成本高，适用性差
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金自由锻件的横向
(LT)、
纵向
(L)
和高向
(ST)
三向性能差异较大的缺陷，本专利技术的目的是提供一种
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金自由锻件的制备方法，该方法具有工艺简单易实施等优点，通过该方法可以在保持铝合金高强度和高延伸率的同时降低
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金锻件的各向异性
。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金自由锻件的制备方法，该方法是将均匀化处理后的
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金铸锭依次进行变温锻造
、
固溶处理
、
深冷处理
、
冷压缩处理和时效处理，即得
。
[0006]作为一种优选的方案，所述深冷处理的条件为：采用液氮作为介质，温度为
‑
150℃
～
‑
190℃
，时间为
10
～
24h。
[0007]本专利技术的关键在于通过变温锻造和深冷处理工序之间的相互协同作用来实现不需要添加稀土元素就能在保证所制备的铝合金锻件具有高强度和高伸长率的同时，显著降低
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金锻件的各向异性
。
[0008]首先专利技术人通过对
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金铸锭的锻造工艺进行了优化，锻造采用变温锻造技术，一方面通过高温锻造可以使铸锭的原始晶粒组织充分碎化，改变了铝合金锻件的再结晶程度，增加心部变形量；另一方面，中温锻造能向铝合金中引入足够的变形储
能
。
充分碎化的晶粒组织可以结合固溶处理提高所制备铝合金的强度
。
同时，在常规固溶处理的基础上引入深冷处理使得
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金较普通的固溶处理有更大的过冷度，在后续的人工时效时增加形核率，有利于基体中第二相的析出，在适当的时效温度下，析出物呈弥散分布，改善组织的均匀性，也能进一步提高
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金的强度
、
硬度
、
延伸率等性能，显著降低
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金中的各向异性
。
与此同时
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金在深冷过程中产生体积收缩，使材料内部的空位和微孔得到弥合，增加了材料的致密性，而且深冷处理还可以降低或消除加工过程中的残余应力或内应力
、
提高尺寸的稳定性，并具有操作简单
、
无污染及成本低等特点
。
[0009]进一步优选，深冷处理的温度为
‑
170℃
～
‑
190℃
，保温时间为
15
～
24h。
本专利技术中通过控制深冷处理的温度和保温时间可以调控时效过程中
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金中第二相的析出，从而控制
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金的综合性能
。
若深冷处理的温度或时间不在本专利技术范围内均不能达到改善
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
铝合金中各向异性的效果
。
[0010]作为一个优选的方案，将
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金先加热至温度为
350
～
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金自由锻件的制备方法，其特征在于：将均匀化处理后的
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金铸锭依次进行变温锻造
、
固溶处理
、
深冷处理
、
冷压缩处理和时效处理，即得；所述深冷处理的条件为：采用液氮作为介质，温度为
‑
150℃
～
‑
190℃
，时间为
10
～
24h。2.
根据权利要求1所述的一种
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金自由锻件的制备方法，其特征在于：所述变温锻造的条件为：将
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金先加热至温度为
350
～
500℃
，待材料达到设定温度后，保温2～
10h
，并在
350
～
500℃
出炉进行第一次锻造厚度方向预留
10
～
35
％的变形量；待材料冷却至
230
～
310℃
或材料冷却至室温然后加热至
230
～
310℃
，并保温2～
10h
，进行第二次锻造，第二次锻造时厚度方向的变形量控制为
10
～
35
％
。3.
根据权利要求2所述的一种
Al
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马正斌，高文理，陆政，马鑫，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：