專利名稱：一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板的彎曲蠕變時效方法
技術領域：
本發明涉及一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板的彎曲蠕變時效方法，屬于有色金屬材料加工工程技術領域。
背景技術：
蠕變時效成形是新興的一種適用于鋁合金整體壁板成形的加工方法，在航空航天整體輕型器件制造中具有很好的應用潛力。Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金是一種可熱處理強化的高強鋁合金，在蠕變時效成形過程中熱處理強化與加工成形同步進行，大大縮短了生產周期。此外，由于成形過程處在低于屈服強度的應力條件下，不僅降低了裂紋產生幾率和成形后的殘余應力，而且提高了構件的抗疲勞和應力腐蝕能力。在蠕變成形中通常采用恒溫制度，通過控制溫度大小和時間長短而獲得所需的蠕變量。而對于Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，采用雙級時效制度相比于單級時效制度能夠獲得更好的材料綜合性能，故而在實際生產中更多地被采用。因此，迫切需要一種適合于Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金蠕變成形方法的雙級時效制度以使得蠕變成形后的工件具有良好的材料綜合性能。發明內容
針對現有技術狀況，本發明的目的在于設計提供一種適合于Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板(厚度為lmm"30mm)的螺變雙級時效成形方法,在保證成形的同時獲得優于傳統人工時效的材料性能，并有效地控制成形件的殘余應力在50MPa以內。
本發明的目的通過以下方法實現。
一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板的彎曲蠕變時效方法，對Al-Zn-Mg-Cu系合金板材進行熱處理時，包括以下步驟，首先對板材進行固溶，然后進行淬火，再將板材置于彎曲半徑為800mnT5000mm的成形模具中并固定，再對板材進行第一次蠕變時效，隨后保溫，再進行第二次蠕變時效，隨后保溫，最后從模具中卸載板材。
所述的方法，所述的固溶溫度為465°C 490°C，時間為f 4小時。
所述的方法，所述的第一次蠕變時效的溫度為100°C 140°C，隨后保溫時間為Γ7 小時。
所述的方法，所述的第二次蠕變時效的溫度為150°C 190°C，隨后保溫時間為 2 24小時。
所述的方法，蠕變時所施加的應力為100_150Mpa。
所述的方法，所述的板材成形彎曲半徑為1200mnT8000mm。
所述的方法，板材厚度為lmnT30mm。
本發明在熱處理中有以下考慮通過合金固溶-淬火后和蠕變時效前的預處理， 在合金中獲得大量的位錯及位錯組態，使得主要強化相析出彌散。回歸處理中，由于外加蠕變應力的存在，合金處于一種高能量狀態，析出相溶解迅速，致使合金在再時效過程中主要強化相更加彌散析出，晶界析出相不連續。有效的提高了合金板材的力學性能以及耐蝕性。
本發明優點在于，Al-Zn-Mg-Cu系合金板材固溶-淬火后,對其進行少量的預變形，調控析出相析出行為，提高合金的力學性能以及耐蝕性。經過本發明所述的方法步驟后工件在成形的同時，獲得了可以比同厚度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板經傳統雙級人工時效制度T76處理后的屈服強度提高15°/Γ20%，抗拉強度提高10°/Γ15%，伸長率提高70°/Γ 00% ;且成形工件的殘余應力遠小于傳統塑性加工成形工件，該方法方法操作簡便，效果顯著，相比經過時效處理后加工板材，有利于成形/成性同時進行，節約成本，減少了生產周期。工業生產中具有實際應用價值。
本發明所指鋁合金可采用不同的方法制備所需材料和(或)部件。蠕變時效采用中國專利201110209737. O :一種金屬蠕變成形模具，在此模具上進行實驗。室溫拉伸實驗按照國標GB/T228-2002制成標準拉伸試樣，拉伸實驗在CSS-44100萬能材料力學拉伸機上進行，拉伸速度為2mm/min。本發明殘余應力測試采用鉆孔應變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘余應力。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖I為本發明方法步驟示意圖2為經本發明處理及未經本發明處理合金金相組織(a)本發明處理合金(b)未經本發明處理合金；
圖3為經本發明處理及未經本發明處理合金TEM照片(a)本發明處理合金(b)未經本發明處理合金；具體實施方式
以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。
各實施例中室溫拉伸試驗采用GB/T228-2002，分別沿板材軋向、橫向割取樣品進行本發明要求處理，隨后進行力學性能測試。本發明殘余應力測試采用鉆孔應變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘余應力。
本發明各實施例合金為Al-6. 2Zn-2. 4Mg_2. 3Cu_0. IZr合金。
實施例I
A 5mm厚板材采用475°C空氣爐固溶60min后水淬，一級蠕變時效溫度選取 120°C，蠕變時間為4h，二級蠕變時效150°C /12h。蠕變應力為lOOMPa。成形預彎曲半徑為 1500mmo
實施例2
B 2mm厚板材采用470°C空氣爐固溶60min后水淬，一級蠕變時效溫度選取 120°C，蠕變時間為5h，二級蠕變時效150°C /18h。蠕變應力為150MPa。成形預彎曲半徑為 1200mmo
實施例3
C IOmm厚板材采用470°C空氣爐固溶60min后水淬，一級蠕變時效溫度選取 120°C，蠕變時間為4h，二級蠕變時效165°C/6h。蠕變應力為lOOMPa。成形預彎曲半徑為 1300mmo
實施例4
D 5mm厚板材采用470°C空氣爐固溶60min后水淬，一級蠕變時效溫度選取 121°C，蠕變時間為5h，二級蠕變時效165°C /12h。蠕變應力為120MPa。成形預彎曲半徑為 IOOOmm0
實施例5
E IOmm厚板材采用470°C空氣爐固溶60min后水淬，一級蠕變時效溫度選取 121°C，蠕變時間為6h，二級蠕變時效180°C/4h。蠕變應力為lOOMPa。成形預彎曲半徑為 1300mmo
實施例6
F 5mm厚板材采用470°C空氣爐固溶60min后水淬，一級蠕變時效溫度選取 121°C，蠕變時間為6h，二級蠕變時效180°C/6h。蠕變應力為lOOMPa。成形預彎曲半徑為 1300mmo
對比實施例I
G 5mm厚板材采用470°C空氣爐固溶60min后水淬，常規人工時效溫度選取 121°C，時間為6h，二級人工時效1800C /6h。
表I本發明實施例及對比實施例處理后材料的室溫力學性能及殘余應力
權利要求
1.一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板的彎曲蠕變時效方法，其特征在于，對Al-Zn-Mg-Cu系合金板材進行熱處理時，包括以下步驟，首先對板材進行固溶，然后進行淬火，再將板材置于彎曲半徑為800mnT5000mm的成形模具中并固定，再對板材進行第一次蠕變時效，隨后保溫，再進行第二次蠕變時效，隨后保溫，最后從模具中卸載板材。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的固溶溫度為465°C 490°C，時間為廣4小時。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的第一次蠕變時效的溫度為IOO0C 140°C，隨后保溫時間為4 7小時。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的第二次蠕變時效的溫度為1500C 190°C，隨后保溫時間為2 24小時。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，蠕變時所施加的應力為100-150Mpa。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的板材成形彎曲半徑為I200mm 8000mm。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，板材厚度為lmnT30mm。
全文摘要
本發明提供一種Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板的彎曲蠕變時效方法，在保證成形的同時獲得優于傳統人工時效的材料性能，并有效地控制成形件的殘余應力在50MPa以內。包括下述工藝步驟(1)固溶淬火，在溫度465℃~490℃下保溫1h~4h，出爐后立即水淬；(2)彎曲加載，彎曲半徑為800mm~5000mm；(3)蠕變時效，第一級制度為100℃~140℃保溫4h~7h，第二級制度為150℃~190℃保溫2h~24h；(4)卸載回彈，得到彎曲半徑范圍為1200mm~8000mm的成形件。本發明的優點在于工件在成形的同時獲得了可以比同厚度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板經傳統雙級人工時效制度處理后的屈服強度提高15%~20%，抗拉強度提高10%~15%，伸長率提高70%~100%，降低了合金板材殘余應力。
文檔編號C22F1/053GK102978549SQ20121047556
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者鄧運來, 張新明, 楊金龍, 張勁, 葉凌英, 李思宇, 肖宇寧, 唐建國 申請人:中南大學