阅读说明：本技术 一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺 (Rapid hardening heat treatment process for Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy with high zinc content ) 是由 张大童 孟显娜 梁光兴 陈俊杰 甘吉松 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺,其特征在于：包括低温固溶阶段及快速自然时效硬化阶段,低温固溶阶段包含：单级低温同步变形固溶工艺或者双级低温固溶工艺,快速自然时效硬化阶段为合金经固溶后,在室温环境下静置若干天；单级低温同步变形固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380-410℃下保温一段时间,经挤压成型后,快速水冷淬火,淬火转移时间≤10S；双级低温固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380-410℃下保温一段时间,挤压成型后,空冷,在350-410℃下保温一段时间后,快速水冷淬火,淬火转移时间≤10S。一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺,可大幅提升高锌含量铝合金的硬度和抗拉强度,且能耗低,工艺流程简单。(The invention relates to a rapid hardening heat treatment process for an Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy with high zinc content, which is characterized by comprising the following steps of: the method comprises a low-temperature solid solution stage and a rapid natural age hardening stage, wherein the low-temperature solid solution stage comprises the following steps: the single-stage low-temperature synchronous deformation solid solution process or the two-stage low-temperature solid solution process, wherein the rapid natural age hardening stage is that the alloy is subjected to solid solution and then stands for a plurality of days at room temperature; the single-stage low-temperature synchronous deformation solid solution process comprises the following steps: the aluminum alloy blank with high zinc content is subjected to heat preservation for a period of time at 380-410 ℃, and after extrusion forming, rapid water-cooling quenching is carried out, wherein the quenching transfer time is less than or equal to 10S; the two-stage low-temperature solid solution process comprises the following steps: and (3) preserving the heat of the aluminum alloy blank with high zinc content at 380-410 ℃ for a period of time, performing extrusion forming, performing air cooling, preserving the heat at 350-410 ℃ for a period of time, and performing rapid water-cooling quenching, wherein the quenching transfer time is less than or equal to 10S. A rapid hardening heat treatment process for an Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy with high zinc content can greatly improve the hardness and tensile strength of the aluminum alloy with high zinc content, and has the advantages of low energy consumption and simple process flow.)

一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺

技术领域

本发明涉及金属材料热加工领域，特别是涉及一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺。

背景技术

近年来，汽车、轨道交通、航天航空等产业快速发展，对铝合金综合性能提出越来越高的要求。锌是铝合金中常见添加元素，合金中锌含量对铝合金析出相的种类、形貌和分布有着显著影响，进而影响铝合金的力学性能。高锌含量Al-Zn系合金(Zn含量20-45wt.％)，具有熔点低，流动性好，铸造性能佳的特点。此外，一些研究发现，其还具有优异的耐磨性及阻尼性能。鉴于此，高锌含量Al-Zn系合金的研究具有重要的学术和工业应用价值。

目前，有关7000系铝合金热处理工艺研究较多，常见热处理工艺为单级/多级固溶+单级时效/双级过时效/回归再时效。其常规固溶温度介于450-490℃之间，人工时效温度介于80-180℃之间。与7000系铝合金相比，高锌含量Al-Zn系金中的Zn含量显著高于7000系铝合金的Zn含量。且Zn在铝合金中的扩散系数高，在铝合金中室温固溶度低于1wt.％。因此，高锌含量Al-Zn系合金中除了MgZn₂、Al₂Cu等常见相外，还存在着大量的Zn颗粒，由于Zn的熔点低，若借用7000系铝合金常规固溶温度(450-490℃)，会引起过烧。显然，7000系铝合金常见热处理工艺不适用于高锌含量Al-Zn系合金，需要探索一种更为适合高锌含量Al-Zn系合金的热处理工艺。

迄今为止，有关高锌含量Al-Zn系合金的热处理工艺研究甚少。专利CN10705889A提出了一种Zn含量为20～25wt.％的Al-Zn-Sc变形铝合金的制备方法，但该工艺仅提及了合金在轧制变形前在400-450℃保温1-1.5h，并未涉合金变形后的热处理工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺，该热处理工艺可大幅提升高锌含量铝合金的抗拉强度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺，包括低温固溶阶段及快速自然时效硬化阶段，低温固溶阶段包含：单级低温同步变形固溶工艺或者双级低温固溶工艺，快速自然时效硬化阶段为合金经固溶后，在室温环境下静置若干天；单级低温同步变形固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380-410℃下保温一段时间，经挤压成型后，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S；双级低温固溶工艺步骤包括：将高锌含量铝合金坯料在380-410℃下保温一段时间，挤压成型后，空冷，在350-410℃下保温一段时间后，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S。

单级低温同步变形固溶工艺在380-410℃下保温20-40min。

双级低温固溶工艺在380℃-410℃下保温20-40min，在350-410℃下保温1-1.5h。

其中，室温范围为25-38℃。

进一步，快速自然时效硬化工艺，高锌含量铝合金在室温下静置3-7天。

其中，超高锌含量的铝合金的成分范围，按质量百分比为：Zn 18-28％，Mg 1.0-3.0％，Cu 1.0-2.0％，Zr0.05-0.2％，不可避免的杂质含量小于0.2％，Al为余量。

总的说来，本发明具有如下优点：

一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金快速硬化热处理工艺，可大幅提升高锌含量铝合金的硬度和抗拉强度，且能耗低，工艺流程简单，适合工业化推广。

附图说明

图1为实施例1、2及3中自然时效过程中的合金硬度随时间变化曲线。

图2为实施2达到稳定峰值硬度后对应的透射显微组织。

图3为实施2达到稳定峰值硬度后对应的透射显微组织。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

实施例1、

将高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金坯料在400℃下固溶30min，经热挤压成型后(挤压桶温度400℃)，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S。合金放置于室温环境(25-38℃)下进行自然时效，6天后，硬度达到稳定值为166.3Hv，对合金进行力学性能测试，测试结果见表1：最大抗拉强度511MPa,伸长率为4.5％。

实施例2

将高锌含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金坯料在400℃温度下固溶30min，经热挤压成型后(挤压桶温度400℃)，空冷，将合金在350℃下保温1h，进行二次固溶，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S。合金放置于室温环境下进行自然时效，6天后，硬度达到稳定值为168.2Hv，对合金进行力学性能测试，测试结果见表1：最大抗拉强度514MPa,伸长率为5.6％。

实施例3

将高锌含量铝合金坯料在400℃温度下固溶30min，经热挤压成型后(挤压桶温度400℃)，空冷，将合金在400℃下保温1h，进行二次固溶，快速水冷淬火，淬火转移时间≤10S。合金放置于室温环境下进行自然时效，6天后，硬度达到稳定值为198.2Hv，对合金进行力学性能测试，测试结果见表1：最大抗拉强度555MPa,伸长率为3.1％。

制备得到的实心棒材的合金力学性能测试表见表1。

表1本发明获得的合金力学性能测试表

从表1可知，本申请的工艺可以大幅提升高锌含量铝合金的硬度和抗拉强度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。