权利要求

1.一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：

一、将Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭加热至420℃～440℃，保温8h～10h;

二、将步骤一处理的铸锭进行轧制，控制轧制速度为1m/s～3m/s，轧制道次数≤25个，获得轧制板材;

三、将步骤二得到的轧制板材放入辊底式淬火炉进行固溶，固溶温度为466℃～482℃，板材金属温度到温后，固溶保温30min～60min;

四、将步骤三固溶加热的板材使用辊底式淬火炉进行淬火，使用淬火区的强冷部分的喷嘴将板材温度冷却至150℃～200℃，使用淬火区的弱冷部分的喷嘴将板材温度冷却至60℃～90℃;

五、将步骤四处理的板材进行预拉伸，控制拉伸量为2.0%～2.8%;

六、将步骤五预拉伸后的板材装入时效热处理炉，进行时效处理，时效制度为双级时效：第一级，热处理炉设定温度120℃～123℃，进行加热，监测板材实际温度，当板材实际温度到达117℃～126℃时，保持1h～5h;第二级，热处理炉设定温度135℃～150℃，当板材实际温度到达132℃～153℃时，保持1h～5h;

七、将步骤六时效后的板材进行锯切，制得成品板材，即Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材。

2.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤一采用热处理炉加热Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭。

3.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤二轧制变形渗透系数随着道次数增加而增大;道次数≥5个，轧制变形渗透系数>0.5。

4.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤二获得的轧制板材的温度≥390℃。

5.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤三控制固溶温度为470℃～480℃，板材金属温度到温后，固溶保温40min～50min。

6.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤四使用淬火区的强冷部分的喷嘴在10s内将板材温度冷却至150℃～200℃。

7.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤五固溶淬火后的板材在1h内进行预拉伸。

8.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤五控制拉伸量为2.2%～2.5%。

9.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤六使用负载热电偶监测板材实际温度。

10.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，其特征在于步骤六将预拉伸后的板材在2h内装入时效热处理炉。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及铝合金板材的热处理强化方法领域

背景技术

[0002]Al-Zn-Mg-Cu铝合金属于可热处理强化的变形铝合金，依靠固溶以及沉淀强化，Zn和Mg起主要强化作用，在合金形成饱和固溶体后，这两种元素会逐渐脱溶沉淀，形成第二相强化粒子。由于Al-Zn-Mg-Cu铝合金有较高的强度重量比在飞机结构件上应用较多，在汽车和机械行业用于高应力结构部件，其高强度的特性还用于承受高应力的民用运动器材、军用战车枪械等。Al-Zn-Mg-Cu铝合金热处理强化T6状态以峰时效形式进行，但是目前峰时效的热处理强化方法需要板材固溶淬火后在120℃左右时效20h以上以达到最大的硬度，在工业化生产条件下，还需要使用热处理炉将板材加热到120℃左右，整体生产全过程耗时将达到24h以上。因此工业化生产非常消耗时间，并难以保证Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材时效后的硬度。

发明内容

[0003]本发明为了解决目前工业化生产非常消耗时间，并难以保证Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材时效后的硬度的技术问题，而提供一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法。

[0004]一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，具体按以下步骤进行：

[0005]一、将Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭加热至420℃～440℃，保温8h～10h;

[0006]二、将步骤一处理的铸锭进行轧制，控制轧制速度为1m/s～3m/s，轧制道次数≤25个，获得轧制板材;

[0007]三、将步骤二得到的轧制板材放入辊底式淬火炉进行固溶，固溶温度为466℃～482℃，板材金属温度到温后，固溶保温30min～60min;

[0008]四、将步骤三固溶加热的板材使用辊底式淬火炉进行淬火，使用淬火区的强冷部分的喷嘴将板材温度冷却至150℃～200℃，使用淬火区的弱冷部分的喷嘴将板材温度冷却至60℃～90℃;

[0009]五、将步骤四处理的板材进行预拉伸，控制拉伸量为2.0%～2.8%;

[0010]六、将步骤五预拉伸后的板材装入时效热处理炉，进行时效处理，时效制度为双级时效：第一级，热处理炉设定温度120℃～123℃，进行加热，监测板材实际温度，当板材实际温度到达117℃～126℃时，保持1h～5h;第二级，热处理炉设定温度135℃～150℃，当板材实际温度到达132℃～153℃时，保持1h～5h;

[0011]七、将步骤六时效后的板材进行锯切，制得成品板材，即Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材。

[0012]针对Al-Zn-Mg-Cu铝合金成分特点，本发明提出一种特别的热处理强化方法，提高实际生产效率、减少能源成本。

[0013]本发明有益效果：

[0014]本发明通过控制轧制温度、轧制速度和变形渗透系数，保证板材终轧温度和性能的均匀性。

[0015]本发明的固溶淬火时效工艺，在板材固溶后调整强冷区和弱冷区的冷却速率保证淬透性并实现余温加快低温时效。

[0016]本发明使用预拉伸消除淬火残余应力，同时进行塑形变形进一步产生变形热促进温度提升实现板材低温时效。

[0017]本发明的双级时效不同于常用的单级时效，由于淬火余温和拉伸变形热减少板材的加热升温时间，且低温时效加速了GP区的形成密度，第一级时效温度条件下加热1h～5h即可使得GP区完全析出，然后使用高温加快促进η’相析出和部分η相析出。加热升温时间缩短和双级时效时间缩短的双重作用，时效过程总时间相比于常见的单级时效20小时以上，可缩短一半以上至10小时以内，大大提升了工业化条件下的生产效率，设备能耗显著降低。

[0018]本发明的热处理强化方法，由于低温时效的强化作用，且双级时效中第一级时效的时间对最终峰值硬度影响较大，因此合理控制好第一级时效时间，可通过第二级时效实现内部粒子迅速粗化，最终的Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材硬度可近似于单级峰时效最高强度。

[0019]本发明用于制备Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材。

附图说明

[0020]图1为本发明与常规热处理强化方法工艺对比图;

[0021]图2为本发明与常规热处理强化方法硬度对比图。

具体实施方式

[0022]具体实施方式一：本实施方式一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，具体按以下步骤进行：

[0023]一、将Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭加热至420℃～440℃，保温8h～10h;

[0024]二、将步骤一处理的铸锭进行轧制，控制轧制速度为1m/s～3m/s，轧制道次数≤25个，获得轧制板材;

[0025]三、将步骤二得到的轧制板材放入辊底式淬火炉进行固溶，固溶温度为466℃～482℃，板材金属温度到温后，固溶保温30min～60min;

[0026]四、将步骤三固溶加热的板材使用辊底式淬火炉进行淬火，使用淬火区的强冷部分的喷嘴将板材温度冷却至150℃～200℃，使用淬火区的弱冷部分的喷嘴将板材温度冷却至60℃～90℃;

[0027]五、将步骤四处理的板材进行预拉伸，控制拉伸量为2.0%～2.8%;

[0028]六、将步骤五预拉伸后的板材装入时效热处理炉，进行时效处理，时效制度为双级时效：第一级，热处理炉设定温度120℃～123℃，进行加热，监测板材实际温度，当板材实际温度到达117℃～126℃时，保持1h～5h;第二级，热处理炉设定温度135℃～150℃，当板材实际温度到达132℃～153℃时，保持1h～5h;

[0029]七、将步骤六时效后的板材进行锯切，制得成品板材，即Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材。

[0030]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一采用热处理炉加热Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭。其它与具体实施方式一相同。

[0031]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二轧制变形渗透系数随着道次数增加而增大;道次数≥5个，轧制变形渗透系数>0.5。其它与具体实施方式一或二相同。

[0032]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二获得的轧制板材的温度≥390℃。其它与具体实施方式一至三之一相同。

[0033]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三控制固溶温度为470℃～480℃，板材金属温度到温后，固溶保温40min～50min。其它与具体实施方式一至四之一相同。

[0034]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四使用淬火区的强冷部分的喷嘴在10s内将板材温度冷却至150℃～200℃。其它与具体实施方式一至五之一相同。

[0035]具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五固溶淬火后的板材在1h内进行预拉伸。其它与具体实施方式一至六之一相同。

[0036]具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五控制拉伸量为2.2%～2.5%。其它与具体实施方式一至七之一相同。

[0037]具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤六使用负载热电偶监测板材实际温度。其它与具体实施方式一至八之一相同。

[0038]具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤六将预拉伸后的板材在2h内装入时效热处理炉。其它与具体实施方式一至九之一相同。

[0039]本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

[0040]实施例：

[0041]本实施例一种Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的热处理强化方法，具体按以下步骤进行：

[0042]一、采用热处理炉将Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭加热至(425±5)℃，保温10h;

[0043]二、将步骤一处理的铸锭进行轧制，控制轧制速度为(1.2±0.2)m/s，轧制道次数15个，轧制变形渗透系数>0.5的道次数为5个，获得轧制板材;轧制板材的温度≥390℃;

[0044]三、将步骤二得到的轧制板材放入辊底式淬火炉进行固溶，固溶温度为(472±3)℃，板材金属温度到温后，固溶保温40min;

[0045]四、将步骤三固溶加热的板材使用辊底式淬火炉进行淬火，使用淬火区的强冷部分的喷嘴在10s内将板材温度冷却至(180±5)℃，使用淬火区的弱冷部分的喷嘴将板材温度冷却至(70±5)℃;

[0046]五、将步骤四处理的板材在1h内进行预拉伸，控制拉伸量为(2.4±0.2)%;

[0047]六、将步骤五预拉伸后的板材在2h内装入时效热处理炉，进行时效处理，时效制度为双级时效：第一级，热处理炉设定温度121℃，进行加热，使用负载热电偶监测板材实际温度，当板材实际温度到达119℃时，保持3h;第二级，热处理炉设定温度150℃，当板材实际温度到达148℃时，保持4h;

[0048]七、将步骤六时效后的板材进行锯切，制得成品板材，即Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材。

[0049]本发明的热处理强化方法，由于低温时效的强化作用，且双级时效中第一级时效的时间对最终峰值硬度影响较大，因此合理控制好第一级时效时间，可通过第二级时效实现内部粒子迅速粗化，最终的Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材硬度可近似于单级峰时效最高强度。

[0050]经检测本实施例获得的Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材的硬度为186.9HV，常规热处理强化方法获得的Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材硬度为187.2HV。

说明书附图(2)