一种7050铝合金锻环热处理工艺的制作方法

1.本发明涉及铝合金材料处理领域，尤其涉及一种7050铝合金锻环热处理工艺。


背景技术：

2.7050铝合金是铝-锌-镁-铜系可热处理强化的高强度变形铝合金，合金本身合金化程度高，具有极高的强度、良好的抗断裂性能、优秀的抗疲劳性能，基于合金本身优秀性能，其广泛应用在航空航天领域中，用于制造高强度的零件。但是随着航空航天技术发展，对于相关材料的要求也越来严格，现有的7050铝合金，因为其力学性能各向异性大，纵向延伸率可达到10％以上，而长横向只有4％，短横向只有3％，无法满足三向延伸率都达到4.5％以上的要求，目前无法实现超强超韧的使用要求。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种7050铝合金锻环热处理工艺，其优点在于减弱了材料各向异性，使材料达到了超强超韧的指标要求，并且提高了材料的强度和韧性。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种7050铝合金锻环热处理工艺，包括以下步骤：
6.步骤s1：准备坯料，坯料热处理后，将坯料环轧至设计尺寸，得到锻件；
7.步骤s2：锻件定温加热到455～465℃，之后保温一段时间，最后淬火；
8.步骤s3：用马架对环件径向进行压缩冷变形；
9.步骤s4：锻件进行三级人工时效处理，一级时效：定温117～123℃，之后保温；二级时效：定温173～185℃，保温，之后出炉水冷；三级时效：定温115～122℃，保温，之后出炉空冷。
10.进一步的，在步骤s2中，保温时间为5h。
11.进一步的，在步骤s2中，淬火水温范围为35～45℃。
12.进一步的，在步骤s3中，冷变形率控制在1.5％～2.5％，壁厚压下量为1～2mm。
13.进一步的，在步骤s3中，冷变形率控制在1.5％～2.5％，壁厚压下量为1～2mm。
14.进一步的，在步骤s4中，一级时效保温时间20h。
15.进一步的，在步骤s4中，二级时效保温时间4h，水冷时间6～10min。
16.进一步的，在步骤s4中，三级时效保温时间24h。
17.进一步的，在步骤s1中，环轧包括：(1)高速扩环；(2)匀速碾环；(3)环坯整形。
18.进一步的，合金中各化学元素的成分百分为cr≤0.06；zr：0.06～0.18；mg：1.7～3.1；zn：5.3～6.8；ti：0.01～0.07；mn：0.05～0.01；si：0.07～0.013；余量为al。
19.综上所述，本发明具有以下有益效果：
20.1.本发明通过高温固溶配合三级时效处理，在合金中析出强化相，析出的强化相可以阻挡位错移动，反应到宏观就是加强合金的韧性和强度，并且强化相均匀致密，减弱了
材料各向异性，使合金各向达到了超强超韧的使用要求。
21.2.选择最佳的合金配方，能析出不同金属强化相，有利于阻挡位错移动，继而提高合金的综合力学性能。
附图说明
22.图1是7050铝合金锻环热处理工艺的示意图；
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
24.实施例1：
25.一种7050铝合金锻环热处理工艺，如图1所示，包括以下步骤：
26.步骤s1：
27.(1)准备坯料，合金中各化学元素的成分百分为cr≤0.06；zr：0.06～0.18；mg：1.7～3.1；zn：5.3～6.8；ti：0.01～0.07；mn：0.05～0.01；si：0.07～0.013；余量为al。
28.(2)坯料热处理：a、等温处理：将坯料加热到温度到426℃，保温10h。b、二次等温处理：一次等温处理保温结束后，再将坯料加热到465℃，保温12h。
29.(3)将坯料环轧至设计尺寸包括：a、高速扩环；b、匀速碾环；c环坯整形。锻件轧制尺寸φ2290
±5×
φ2128
±5×
1360
±
5mm。
30.步骤s2：
31.锻件定温加热到455℃，之后保温一段时间，保温时间为5h，最后淬火，淬火水温范围为35℃。
32.步骤s3：
33.用马架对环件径向进行压缩冷变形，锻件的冷变形率控制在1.5％～2.5％，壁厚压下量为1～2mm。
34.步骤s4：锻件进行三级人工时效处理，具体包括：
35.一级时效：定温117℃，之后保温20h。
36.二级时效：定温173℃，保温4h，之后出炉水冷，水冷时间6～10min。
37.三级时效：定温115℃，保温24h，之后出炉空冷至室温。
38.步骤s5：锻件取环向、轴向、径向三向力学性能测试。
39.实施例2：
40.与实施例1不同的步骤在于：
41.步骤s1：
42.(2)坯料热处理：a、等温处理：将坯料加热到温度到431℃，保温10h。b、二次等温处理：一次等温处理保温结束后，再将坯料加热到469℃，保温12h。
43.步骤s2：
44.锻件定温加热到460℃，之后保温一段时间，保温时间为5h，最后淬火，淬火水温范围为40℃。
45.步骤s4：锻件进行三级人工时效处理，具体包括：
46.一级时效：定温121℃，之后保温20h。
47.二级时效：定温177℃，保温4h，之后出炉水冷，水冷时间6～10min。
48.三级时效：定温121℃，保温24h，之后出炉空冷至室温。
49.实施例3：
50.与实施例1不同的步骤在于：
51.步骤s1：
52.(2)坯料热处理：a、等温处理：将坯料加热到温度到435℃，保温10h。b、二次等温处理：一次等温处理保温结束后，再将坯料加热到477℃，保温12h。
53.步骤s2：
54.锻件定温加热到465℃，之后保温一段时间，保温时间为5h，最后淬火，淬火水温范围为45℃。
55.步骤s4：锻件进行三级人工时效处理，具体包括：
56.一级时效：定温123℃，之后保温20h。
57.二级时效：定温185℃，保温4h，之后出炉水冷，水冷时间6～10min。
58.三级时效：定温122℃，保温24h，之后出炉空冷至室温。
59.锻件三向力学性能检测：
60.从实施例1-3中随机抽取一个锻件进行测试，并且从同批生产的锻件再选一个进行测试。
61.实测结果如表1所示。
[0062][0063]
表1
[0064]
实验结构分析：
[0065]
1、锻件纵向抗拉强度平均为564.25mpa；锻件横向抗拉强度平均为553.75mpa；锻件高向抗拉强度平均为555.5mpa。实现三向力学性能指标都达到抗拉强度≥550mpa的技术要求。
[0066]
2、锻件纵向屈服强度平均为513.75mpa；锻件横向屈服强度平均为507.5mpa；锻件高向屈服强度平均为506.5mpa。实现三向力学性能指标都达到屈服强度≥500mpa的技术要求。
[0067]
3、锻件纵向延伸率平均为10.875％；锻件横向延伸率平均为7.625％；锻件高向延伸率平均为7.25％。实现三向力学性能指标都达到延伸率≥4.5％的技术要求。
[0068]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0069]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：准备坯料，坯料热处理后，将坯料环轧至设计尺寸，得到锻件；步骤s2：锻件定温加热到455～465℃，之后保温一段时间，最后淬火；步骤s3：用马架对环件径向进行压缩冷变形；步骤s4：锻件进行三级人工时效处理，一级时效：定温117～123℃，之后保温；二级时效：定温173～185℃，保温，之后出炉水冷；三级时效：定温115～122℃，保温，之后出炉空冷。2.根据权利要求1所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s2中，保温时间为5h。3.根据权利要求2所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s2中，淬火水温范围为35～45℃。4.根据权利要求1所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s3中，冷变形率控制在1.5％～2.5％，壁厚压下量为1～2mm。5.根据权利要求1所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s4中，一级时效保温时间20h。6.根据权利要求1所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s4中，二级时效保温时间4h，水冷时间6～10min。7.根据权利要求1所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s4中，三级时效保温时间24h。8.根据权利要求1所述的一种7050铝合金锻环热处理工艺，其特征在于：在步骤s1中，环轧包括：(1)高速扩环；(2)匀速碾环；(3)环坯整形。9.一种权利要求1-8任一项所述的7050铝合金锻环热处理工艺制备7050铝合金，其特征在于：合金中各化学元素的成分百分为cr≤0.06；zr：0.06～0.18；mg：1.7～3.1；zn：5.3～6.8；ti：0.01～0.07；mn：0.05～0.01；si：0.07～0.013；余量为al。

技术总结
本发明公开了一种7050铝合金锻环热处理工艺，其技术方案包括以下步骤：步骤S1：准备坯料，坯料热处理后，将坯料环轧至设计尺寸，得到锻件；步骤S2：锻件定温加热到455～465℃，之后保温一段时间，最后淬火；步骤S3：用马架对环件径向进行压缩冷变形；步骤S4：锻件进行三级人工时效处理，一级时效：定温117～123℃，之后保温；二级时效：定温173～185℃，保温，之后出炉水冷；三级时效：定温115～122℃，保温，之后出炉空冷，本发明的优点在于减弱了材料各向异性，使材料达到了超强超韧的指标要求，并且提高了材料的强度和韧性。高了材料的强度和韧性。高了材料的强度和韧性。


技术研发人员：刘美铃 刘其源 何方有 蒋小飞 王骏 艾志斌 李兴品
受保护的技术使用者：无锡派克新材料科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8