一种新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法和新型7系铝合金与流程

本发明涉及铝合金热处理，具体涉及一种新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法和新型7系铝合金。

背景技术：

1、铝合金已广泛应用于造船、建筑、机械制造和汽车工业等各个领域。用轻质材料铝合金代替钢材越来越受到各行业的重视，是轻量化的必然趋势。铝合金产品具有高比强度、良好的耐腐蚀性和可焊性等特点，包括汽车发动机、车身、底盘、车轮和法兰等，具有优异的力学性能和较强的稳定性，正逐步取代高强度钢产品应用于更多的汽车结构件中。用铝合金构件代替钢构件可以使汽车总重量减轻30-40%。因此，将铝合金应用于汽车领域具有很强的应用前景和持续竞争力。新型7系铝合金属于al-mg-zn-cu系，具有优异的强度、良好的韧性、中等的耐腐蚀性能，并且可以通过不同的热处理工艺进行强化。不同元素对新型7系铝合金的力学性能有着复杂的影响。cu元素有助于增加析出相的数量，降低强化相的析出温度，提高合金的力学性能，而高cu元素含量会增加合金的腐蚀敏感性。mg元素促进了mgzn2相的形核和形成，该析出相是合金时效硬化的主要金属间化合物。sc元素与zr元素形成热稳定性极佳的al3(sc,zr)核壳结构粒子，兼具极强的弥散强化和抑制再结晶能力，能大幅提升强度、抗疲劳性、耐热性和焊接性能。ti与b元素在熔铸时形成tib2或al3ti等微小的异质形核核心，其会在凝固阶段发挥作用，将粗大的铸态柱状晶转变为细小的等轴晶，从而大幅减少铸造裂纹，改善材料变形加工性能，并使最终产品性能更均匀。

2、al-mg-zn-cu系7系铝合金具有非常高的极限抗拉强度。然而，高强度的优势伴随着相对较低的断裂伸长率。改变该7铝合金力学性能的方法之一是采用合适的热处理工艺。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的难以提高7系铝合金强度并维持良好塑性的问题，本发明的目的在于提供一种新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法和新型7系铝合金，通过特定的固溶与人工时效处理相配合，所得铝合金中细小弥散的析出相可以有效阻碍晶体内位错的运动，从而提高铝合金强度，同时细小的析出相尺寸可以缓解变形过程中的应力集中，从而确保合金的塑性。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，该方法包括如下步骤：

4、（1）准备自然时效态7系铝合金；

5、（2）固溶处理：对自然时效态7系铝合金进行固溶处理，以使铝合金中的可溶强化相溶解到铝基体中，得到固溶处理后的7系铝合金；

6、（3）人工时效处理：对固溶处理后的7系铝合金进行人工时效处理，以使7系铝合金中过饱和的溶质原子以弥散分布的析出相颗粒的形式析出，并得到新型7系铝合金。

7、进一步地，步骤（1）中，按重量百分比计，所述自然时效态7系铝合金的化学成分为：mg：0.7-1.2wt%，zn：6-8wt%，mn：1-1.4wt%，cu：0.5-0.8wt%，sc：0.2-0.5wt%，zr：0.2-0.5wt%，ti：0.25-0.35wt%，b：0.08-0.15wt%，铝余量。

8、进一步地，步骤（2）中，所述固溶处理过程中，固溶温度为470-520℃(优选475-520℃)，保温时间为10-30min。

9、进一步地，步骤（2）固溶处理过程中，升温时采用随炉升温的方式，升温速率为60-70℃/min；降温时采用水冷降温的方式。

10、进一步地，步骤（3）中，所述人工时效处理过程中，时效温度为140-170℃（优选145-165℃），保温8-12h。

11、进一步地，步骤（3）中，人工时效处理过程中，升温时采用随炉升温的方式，升温速率为1-2℃/min；降温时采用随炉降温的方式，降温速率≥8℃/min。

12、进一步地，利用上述方法制备了新型7系铝合金，该新型7系铝合金中，析出相包括mgzn2相和al3(sc, zr)。

13、进一步地，该新型7系铝合金在室温条件下的抗拉强度为320-365mpa，延伸率为20-34%。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

15、1、本发明提供了新型7系铝合金的固溶处理及人工时效制备方法，首先对自然时效态7系铝合金进行固溶处理，以使所述新型7系铝合金中的可溶强化相溶解到铝基体，并得到固溶处理后的7系铝合金；然后通过人工时效处理，以使其中过饱和的溶质原子以弥撒分布的析出相颗粒的形式析出，并得到人工时效后的新型7系铝合金。基于上述方法，通过固溶处理使铝合金中的合金元素发生溶解并进入到铝基体中，使其形成亚稳定的，成分均匀的过饱和固溶体。再通过人工时效处理，促进细小致密的析出相形核点形成，并使过饱和的溶质原子以弥散分布的析出相颗粒的形式析出。其中，细小弥散的析出相可以有效阻碍晶体内位错的运动，从而提高铝合金的强度，同时细小的析出相尺寸可以缓解变形过程中的应力集中，从而确保合金的塑性。

16、2、本发明制备的新型7系铝合金，其在室温条件下的抗拉强度为320-365mpa，延伸率为20-34%。

17、3、相比于传统的固溶时效方法，本发明经固溶处理并人工时效后的铝合金的强度和硬度均有一定提升，同时所需热处理时间大幅减少。

1.一种新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，其特征在于：步骤（1）中，按重量百分比计，所述自然时效态7系铝合金的化学成分如下：

3.根据权利要求1所述的新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述固溶处理过程中，固溶温度为470-520℃，保温时间为10-30min。

4.根据权利要求3所述的新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，其特征在于：步骤（2）固溶处理过程中，升温时采用随炉升温的方式，升温速率为60-70℃/min；降温时采用水冷降温的方式。

5.根据权利要求1所述的新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述人工时效处理过程中，时效温度为140-170℃，保温8-12h。

6.根据权利要求5所述的新型7系铝合金的固溶及人工时效制备方法，其特征在于：步骤（3）中，人工时效处理过程中，升温时采用随炉升温的方式，升温速率为1-2℃/min；降温时采用随炉降温的方式，降温速率≥8℃/min。

7.一种利用权利要求1-6任一所述方法制备的新型7系铝合金，其特征在于：该新型7系铝合金中，析出相包括mgzn2相和al3(sc, zr)。

8.根据权利要求7所述的新型7系铝合金，其特征在于：该新型7系铝合金在室温条件下的抗拉强度为320-365mpa，延伸率为20-34%。