一种提高800MPa强度级超强铝合金综合性能的T6I4-RRA耦合时效方法

本发明涉及7000系铝合金时效制度，尤其是一种通过改变时效制度提高铝合金综合性能的方法，具体而言是一种提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法。

背景技术：

1、时效制度设计是7000系高强铝合金一个特别重要的研究主题，它可以大幅度提升7000系铝合金的性能。如何实现晶内时效析出相的优化配置（种类-尺寸-数量）、如何实现晶界析出相的少、小、不连续，进而提升合金的综合性能是非常值得研究的一个问题。

2、晶内时效析出的gp区和小η'相（主强化相）是高强铝合金强度的最主要来源，相比gp区，小η'相强化作用更高，并且对合金塑韧性的降低更小。晶界时效析出相和基体之间的结合较差，因此，晶界时效析出相若连续分布则对合金的塑韧性、耐腐蚀性最为不利。

3、t6时效是单级峰值时效，晶界析出相易呈连续分布，不利于合金的塑韧性、抗腐蚀性。t6i4断续时效是一种通过淬火方式“打断”传统t6时效工艺（此时合金处于欠时效状态），然后进行低温时效，利用淬火产生的新空位和低温时效温度低的特点，晶内析出细小强化相，并抑制晶界相析出，从而提高合金的强度、塑韧性、耐腐蚀性。rra回归再时效是一种强度与t6时效相当，但可以显著提高抗腐蚀性能的时效制度。因此，将t6i4断续时效与rra回归再时效进行耦合，可以调控合金的晶内、晶界时效析出，从而提升合金的性能。

4、到目前为止，尚未有一种具有自主知识产权的提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法，这一定程度上制约了我国航空航天、武器装备等工业的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的7000系超强铝合金存在的强度、塑性与抗腐蚀很难兼顾的问题，通过对现有的时效制度进行耦合，发明一种提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法，其特征在于：在al-zn-mg-cu系超强铝合金t6i4断续时效（121℃×2h(淬火)+65℃×120h）和rra回归再时效（121℃×24h+170℃×1h+121℃×24h）时效制度基础上进行耦合，得到一种新的断续-回归再时效（t6i4-rra）耦合时效制度，其工艺为121℃×2h(淬火)+65℃×120h+121℃×24h+170℃×1h+121℃×24h；即：

4、首先，将合金样品放入预先加热到121℃的炉中2h，然后取出样品在水中冷却至室温；

5、其次，将在水中冷却至室温后的合金样品放入65℃的炉中保温120 h；

6、第三，再将合金样品从65℃的炉中取出，直接放入121℃的炉中保温24 h；

7、第四，再将合金样品从121℃的炉中取出，直接放入170℃的炉中保温1 h；

8、最后，再将合金样品从170℃的炉中取出后，直接放入121℃的炉中保温24 h，然后随炉冷却。

9、所述的al-zn-mg-cu系超强铝合金主要由铝（al）、锌（zn）、镁（mg）、铜（cu）、锆（zr）、锶（sr）和钛（ti）组成，其中，锌（zn）的质量百分比为10.96667~11.35%，镁（mg）的质量百分比为3.096667~3.165%，铜（cu）的质量百分比为1.62~1.69%，锶（sr）的质量百分比为0.00385~0.0086%，锆（zr）的质量百分比为0.268~0.283%，钛（ti）的质量百分比为0.0012~0.11033%，余量为铝和少量杂质元素，各组分之和为100%。

10、所述的al-zn-mg-cu系超强铝合金的制备方法依次包括：（1）熔铸；（2）均质化处理；（3）热挤压；（4）固溶处理；

11、所述的熔铸：其特征在于：所述的al-zn-mg-cu系超强铝合金主要由铝（al）、锌（zn）、镁（mg）、铜（cu）、锆（zr）、锶（sr）和钛（ti）组成，其中，锌（zn）的质量百分比为10.96667~11.35%，镁（mg）的质量百分比为3.096667~3.165%，铜（cu）的质量百分比为1.62~1.69%，锶（sr）的质量百分比为0.00385~0.0086%，锆（zr）的质量百分比为0.268~0.283%，钛（ti）的质量百分比为0.0012~0.11033%，余量为铝和少量杂质元素。

12、所述的al-zn-mg-cu系超强铝合金的制备方法依次包括：（1）熔铸；（2）均质化处理；（3）热挤压；（4）固溶处理；

13、所述的熔铸：其过程为将熔炉加热到900℃后，将纯al、al-cu中间合金熔化后，依次加入al-sr中间合金、al-zr中间合金、al-ti-b中间合金，保温1-2h，然后降温至750℃，加入纯zn、纯mg并搅拌熔体，静置15分钟后，加入六氯乙烷精炼剂精炼直至没有气体逸出，静置保温15分钟后，扒渣、浇铸到预热至400℃的铸铁模具中浇铸成锭；

14、所述的均质化处理：其特征是其工艺为450℃×24h；

15、所述的热挤压：其工艺为将合金加热至400℃并保温1h后进行挤压比为10:1的挤压；

16、所述的固溶处理：其工艺为450℃×2h+460℃×3h+465℃×1h+470℃××2h保温后50℃左右温水淬火。

17、所述的al-cu中间合金中cu的质量百分比为50.12%，al-sr中间合金中sr的质量百分比为9.89%，al-zr中间合金中zr的质量百分比为4.11%，al-ti-b中间合金中ti的质量百分比为5.11%。

18、本发明的有益效果：

19、（1）相比t6时效，t6i4-rra时效，其晶内时效析出相的gp 区减少、小η’相增多，晶界时效析出相尺寸小、分布不连续。

20、（2）本发明在al-zn-mg-cu系超强铝合金t6i4和rra时效制度基础上，通过耦合得到t6i4-rra断续-回归再时效耦合时效制度，该时效方法可以大幅度提高合金的塑性以及耐腐蚀性能，如本发明的t6i4-rra断续-回归再时效耦合时效制度（以实施例一为例），比采用t6时效工艺其他不变的al-zn-mg-cu系超强铝合金（以对比例一为例）的抗拉强度提高了6.4%，断后伸长率提高了55.6%。

21、（3）本发明提供了一种提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的时效制度，按国标gb/t 7998-2005（铝合金晶间腐蚀测定方法）其最大晶间腐蚀深度仅为250.39μm，与t6时效相比降低约35.29μm，合金的耐腐蚀性能得到提高。

技术特征：

1.一种提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法，其特征在于：在al-zn-mg-cu系超强铝合金t6i4断续时效和rra回归再时效制度基础上进行耦合，得到一种新的断续-回归再时效（t6i4-rra）耦合时效制度，其工艺为121℃×2h(淬火)+65℃×120h+121℃×24h+170℃×1h+121℃×24h；即：

2.根据权利要求1所述的提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法，其特征在于：所述的al-zn-mg-cu系超强铝合金主要由铝（al）、锌（zn）、镁（mg）、铜（cu）、锆（zr）、锶（sr）和钛（ti）组成，其中，锌（zn）的质量百分比为10.96667~11.35%，镁（mg）的质量百分比为3.096667~3.165%，铜（cu）的质量百分比为1.62~1.69%，锶（sr）的质量百分比为0.00385~0.0086%，锆（zr）的质量百分比为0.268~0.283%，钛（ti）的质量百分比为0.0012~0.11033%，余量为铝和少量杂质元素，各组分之和为100%。

3.根据权利要求1所述的提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法，其特征在于：所述的al-zn-mg-cu系超强铝合金的制备方法依次包括：（1）熔铸；（2）均质化处理；（3）热挤压；（4）固溶处理；

4.根据权利要求3所述的提高800mpa强度级超强铝合金综合性能的t6i4-rra耦合时效方法，其特征是所述的al-cu中间合金中cu的质量百分比为50.12%，al-sr中间合金中sr的质量百分比为9.89%，al-zr中间合金中zr的质量百分比为4.11%，al-ti-b中间合金中ti的质量百分比为5.11%。

技术总结
一种提高800MPa强度级超强铝合金综合性能的T6I4‑RRA耦合时效方法，其特征在于：在Al‑Zn‑Mg‑Cu系超强铝合金T6I4（121℃×2h(淬火)+65℃×120h）和RRA（121℃×24h+170℃×1h+121℃×24h）人工时效基础上进行耦合，得到一种新的断续‑回归再时效耦合时效制度，其工艺为121℃×2h(淬火)+65℃×120h+121℃×24h+170℃×1h+121℃×24h。本发明T6I4‑RRA耦合时效制度，相比传统T6时效（121℃×24h），其晶内时效析出相的GP区减少、小η’相增多，晶界时效析出相具有尺寸小、分布不连续特征，合金抗拉强度提高6.4%～‑2.0%，断后伸长率提高55.6%～28.5%，同时抗晶间腐蚀性能提高。

技术研发人员：许晓静,李晨,韦宏博,庄园,韩梦楠,沙少辉,包国宁,韦韬
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13