发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强高韧耐蚀7055铝合金中厚板材的制备方法，以解决现有7055铝合金存在的不足。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强高韧耐蚀7055铝合金中厚板材的制备方法，包括以下步骤：

S1.配料：按照以下合金元素及质量百分比配制铝合金原料，Si:0～0.06％、Fe：0～0.08％、Cu：2.15～2.30％、Mn：0～0.05％、Mg：2.02～2.17％、Cr：0～0.04％、Zn：7.97～8.12％、Ti：0.018％～0.028％、Zr：0.11％～0.15％，余量为Al；控制Zn与Mg的比值介于3.7-3.9之间，控制Cu与Mg的比值介于1.0-1.2之间；

S2.熔炼：将配置好的铝合金原料加入到熔炼炉中熔炼成铝合金熔体，其中AlCu、AlZr、AlTi中间合金及Mg锭、Zn锭的添加温度介于720-760℃，熔化后进行电磁搅拌；

S3.铸造：将铝合金熔体铸造成铸锭，铸造温度控制在670-690℃，氢含量小于0.1mL/100gAl，渣含量小于50K/Kg，结晶器选择较小规格；

S4.均质：将铸锭在均质炉中进行均质热处理，采取双级均质工艺，第一级保温温度为465℃，升温速率为40℃/h，保温时间控制在10-15h；第二级保温温度为475℃，升温速率为5℃/h，保温时间控制在20-25h；均质结束后立即转入冷却室风冷5h；

S5.锯铣：将均质后的铸锭头尾锯切不少于200mm，表面铣削不少于22mm；

S6.预热：对锯铣后的铸锭进行预热，预热温度为420℃，保温时间大于3h-24h；

S7.热轧：对预热后的铸锭进行轧制，开轧温度介于370℃-420℃之间，终轧温度介于380℃-400℃，宽展60％-70％，总加工率超过90％，倒数第二道次至倒数第七道次之间需至少4个道次压下量不小于40mm，轧制速度为(1.3±0.1)m/s，得到铝合金板材；

S8.固溶淬火：对热轧后的铝合金板材进行固溶淬火处理，固溶温度为475-480℃，保温时间介于60-120min，固溶后采取水冷至室温；

S9.预拉伸：将固溶淬火后的铝合金板材置于拉伸机进行拉伸处理，拉伸量为2.4％-2.8％，淬火-拉伸时间间隔控制在3h以内；

S10.时效：将拉伸后的铝合金板材进行三级时效热处理，第一级时效保温温度为100℃-110℃，保温时长为24h，第二级时效保温温度为175℃-185℃，保温时长为30min-120min，第三级时效保温温度为121℃，保温时长为24h。

本发明的有益效果在于：

(1)配料：通过优化配方中合金元素的含量及严格控制铸造过程中杂质元素的含量来获得高质量的合金铸锭。7055铝合金中Zn、Mg是合金的主要强化元素，主要强化相是MgZn2，具有很强的时效强化效果。在固溶极限范围内，提高Zn、Mg含量可提高强度，但会降低断裂韧性和抗应力腐蚀开裂性能。Cu可提高沉淀相的弥散度，改善晶间结构，改善沿晶腐蚀性，提高合金的抗应力腐蚀能力，但会影响断裂韧性。而Zn/Mg的比值能够改善Cu对断裂韧性的影响。合理的Zn/Mg比值和Cu/Mg比值是铝合金板材良好综合性能的基础。Zr可以细化晶粒，提高淬透性，但高的Zr含量会加大铸造难度，影响铸造成功率，从而降低工业化生产效率。因此，7055合金的配方配比尤为重要。本发明通过采用适中的Zn、Mg、Cu元素含量来提供板材足够的拉伸性能，选取合适的Zn/Mg比值来降低Cu元素对断裂韧性的影响，选择合适的Cu/Mg比值来获得良好的综合性能。严格控制氢等杂质元素含量来避免氢裂现象，加入较高含量的Zr元素来细化晶粒并提高产品淬透性。

(2)熔炼：严格控制合金添加温度，保证合金充分融化并避免氧化物夹杂的产生及材料的烧损，使用电磁搅拌以提高合金成分的均匀性。

(3)铸造：严格控制铸造温度，保证铝液良好的流动性，消除较高Zr含量对铸造的影响，提高铸锭铸造成功率。严格控制氢含量以避免氢裂、气孔等缺陷。严格控制渣含量以避免夹渣等缺陷。采用较小规格结晶器以降低铸锭成分偏析和提高铸造成功率，从而获得高质量无裂纹大铸锭，为后续获得优异性能的7055铝合金中厚板材做好充分的准备，并提高工业化生产效率节能减排。

(4)均质：采取双级均质工艺，在避免铝合金铸锭过烧的前提下消除共晶组织，调控熔铸过程中产生的一次相，通过长程扩散使铸锭中合金元素分布趋于均匀，通过控制均匀化过程中加热速率及降温速率实现对粒子分布的控制。提高第二级均质温度，在获得更优均质效果的前提下大大缩减了均质时间，从而提高了工业化生产效率并减少了能源消耗和环境污染物排放。

(5)锯铣：保证锯切及铣削量以充分去除铸造不稳定段和氧化壳层。

(6)预热：精确控制预热温度以保证需求的开轧温度，保证充足的保温时间以确保铸锭充分预热。

(7)热轧：通过采取宽展的轧制方式，在增加板材宽度的同时，提高板材横、纵向性能均匀性。通过采取大加工率和中间道次较大压下量的轧制方式使晶粒完全破碎细化。精确控制开轧温度及终轧温度，以实现对板材再结晶程度及晶粒尺寸的控制，从而提高板材强度、断裂韧性以及抗剥落腐蚀性能。

(8)固溶淬火：采取单级固溶以提高工业化生产效率，使用较高固溶温度和充分的保温时间以确保固溶效果。

(9)预拉伸：通过控制固溶处理到预拉伸时间间隔可有效增加预拉伸变形率，而大的预拉伸变形率可使板材发生塑性变形，使板材内部应力重新分布，从而达到消除板材内应力提高板材性能的效果。

(10)时效：采用回归再时效处理，先将产品进行低温预时效处理，使板材处于略微欠时效状态，然后进行较高温度的回归处理使晶内GP区回溶，晶界析出相继续长大粗化，最后对板材进行峰时效处理，使晶内相重新析出达到峰时效状态，而晶界粗化为不连续分布状态，从而在提高产品强度的同时提高产品断裂韧性。根据实验结果，板材的断裂韧性随第二级时效保温时间延长而增大，随第二级时效保温温度升高而增大；而板材的拉伸性能与之恰好相反，即随第二级时效保温时间延长而减小，随第二级时效保温温度升高而减小。本发明第一级时效采取低温预时效可有效提高第二级时效温度，使板材在较高的第二级时效温度下，获得高断裂韧性的同时，拉伸性能保持与较低第二级时效温度同等水平。从而在保证超高强度的同时获得超高的断裂韧性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。