一种7005铝合金热处理的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种7005铝合金热处理的方法。
【背景技术】
[0002] 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械 制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日 益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。
[0003] 纯铝的密度小（p = 2. 7g/cm3)，大约是铁的1/3,熔点低（660°C )，铝是面心立方 结构，故具有很高的塑性（S :32~40%，Ψ:70~90% )，易于加工，可制成各种型材、板 材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σ b值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材 料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强 化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同 时还能具有较高的强度，〇b值分别可达24~60kgf/mm2。这样使得其"比强度"（强度与比 重的比值〇b/p)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、 动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采 用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。
[0004] 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具 有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采 用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。2008年北京奥运会火炬"祥云"就 是铝合金制作的。
[0005] 7005铝合金，美国变形铝及铝合金。7005强度高于7003合金，焊接性能好，可热 处理强化。7005铝合金挤压材料，常应用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊 接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理 的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒。
[0006] 固溶处理（solution treatment):指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩 相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
[0007] 固溶处理是为了溶解基体内碳化物、Y '相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时 效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和Y '等强化相，同时消除由于冷热加工产生的 应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕 变性能。固溶处理的温度范围大约在980~1250°C之间，主要根据各个合金中相析出和溶 解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。对于长期 高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度以获得较大 的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强 度的合金，可采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度。高温固溶处理时，各种析出相都逐 步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不仅有主要强化相的溶解，而且可能有某些相的 析出。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为 空气中冷却。
[0008] 时效处理指金属或合金工件（如低碳钢等）经固溶处理，从高温淬火或经过一定 程度的冷加工变形后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热 处理工艺。一般地讲，经过时效，硬度和强度有所增加，塑性韧性和内应力则有所降低。含碳 较高的钢，淬火后立即获得很高的硬度，但其塑性变得很低。而铝合金淬火后，强度或硬度 并不立即达到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。经相当长时间（例如4~6昼夜） 的室温放置后，这种淬火合金的强度与硬度显著提高，而塑性则有所下降。这种淬火合金的 强度和硬度随时间而发生显著变化的现象，叫做时效。室温下进行的时效叫自然时效，在一 定温度下进行的时效叫人工时效。时效处理是把材料有意识地在室温或较高温度存放较长 时间，使之产生时效作用的工艺。
[0009] 绝大多数进行时效强化的合金，原始组织都是由一种固溶体和某些金属化合物所 组成。固溶体的溶解度随温度的上升而增大。在时效处理前进行淬火，就是为了在加热时 使尽量多的溶质溶入固溶体，随后在快速冷却中溶解度虽然下降，但过剩的溶质来不及从 固溶体中分析出来，而形成过饱和固溶体。为达到这一目的而进行的淬火常称为固溶热处 理。
[0010] 经过长期反复研究证实，时效强化的实质是从过饱和固溶体中析出许多非常细小 的沉淀物颗粒（一般是金属化合物，也可能是过饱和固溶体中的溶质原子在许多微小地区 聚集），形成一些体积很小的溶质原子富集区。
[0011] 在时效处理前进行固溶处理时，加热温度必须严格控制，以便使溶质原子能最大 限度地固溶到固溶体中，同时又不致使合金发生熔化。许多铝合金固溶处理加热温度容许 的偏差只有5°c左右。进行人工时效处理，必须严格控制加热温度和保温时间，才能得到比 较理想的强化效果。生产中有时采用分段时效，即先在室温或比室温稍高的温度下保温一 段时间，然后在更高的温度下再保温一段时间。这样作有时会得到较好的效果。
【发明内容】
[0012] 本发明要解决的问题是：提供一种7005铝合金热处理的方法。
[0013] 本发明的技术方案如下：一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水 淬处理和时效处理三步，其特征在于：
[0014] 所述固溶处理的温度在430度-530度之间，固溶处理的时间为30分钟；
[0015] 所述时效处理为双级时效处理，一级时效处理的温度为80度-110度，一级时效处 理的时间为8小时；二级时效处理的温度为120度-140度，二级时效处理的时间为24小 时。
[0016] 进一步，所述固溶处理的温度为470度。
[0017] 进一步，所述一级时效处理的温度为100度。
[0018] 进一步，所述二级时效处理的温度为120度。
[0019] 再进一步，所述处理后的7005铝合金的抗拉伸强度不小于400MPa，所述处理后的 7005铝合金在300MPa的恒应力的作用下的断裂时间不小于7小时。
[0020] 进一步，所述时效处理为替换为单级时效处理，时效处理的温度为100度-140度， 时效处理的时间为10-48小时。
[0021] 再进一步，所述时效处理的温度为110度，时效处理的时间为24小时。
[0022] 更进一步，所述处理后的7005铝合金抗拉升强度不小于380MPa，所述处理后的 7005铝合金在300MPa的恒应力的作用下的断裂时间不小于3小时。
[0023] 本发明的有益效果在于：通过本发明的方法处理过的7005铝合金试样塑性变形 能力更好，完全符合大塑性变形的要求，更加适用于自行车等领域的使用。
【具体实施方式】
[0024] -种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步.
[0025] 1.固溶温度对7005抗拉伸性能的影响（30分钟淬火），如下表所示。
[0026]
[0027] 表1.不同固溶温度下的抗拉伸强度。
[0028] 2.单级时效处理对7005抗拉伸性能的影响。
[0029] 2. 1 7005在470°C下，30分钟淬火后，用不同的温度进行16小时的时效处理，如 下表。
[0030]
[0031] 表2.不同单级时效温度下的抗拉伸强度。
[0032] 2. 2 7005在470°C下，30分钟淬火后，在110°C进行不同时间的时效处理，如下 表。
[0033]
[0034] 表3.不同单级时效时间下的抗拉伸强度。
[0035] 3.双级时效处理对7005抗拉伸性能的影响。
[0036] 3. 1不同一级时效温度对合金强度的影响。
[0037]
[0038] 表4.不同一级时效温度对抗拉伸强度的影响。
[0039] 3. 2不同二级时效温度对合金强度的影响。
[0040]
[0041] 表5.不同二级时效温度对抗拉伸强度的影响。
[0042] 综上所述，7005铝合金的热处理工艺为470度，30分钟固溶处理后，水淬，双级时 效为100°C X 8h+120°C X 24h，合金拉伸强度可达到400MPa，抗腐蚀性能良好，组织晶粒细 小，具有很好的综合性能。
[0043] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步，其 特征在于： 所述固溶处理的温度在430度-530度之间，固溶处理的时间为30分钟； 所述时效处理为双级时效处理，一级时效处理的温度为80度-110度，一级时效处理的 时间为8小时；二级时效处理的温度为120度-140度，二级时效处理的时间为24小时。2. 根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述固溶处理的 温度为470度。3. 根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述一级时效处 理的温度为100度。4. 根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述二级时效处 理的温度为120度。5. 根据权利要求1-4任一项所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述处 理后的7005铝合金的抗拉伸强度不小于400MPa，所述处理后的7005铝合金在300MPa的恒 应力的作用下的断裂时间不小于7小时。6. 根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述时效处理为 替换为单级时效处理，时效处理的温度为100度-140度，时效处理的时间为10-48小时。7. 根据权利要求6所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述时效处理的 温度为110度，时效处理的时间为24小时。8. 根据权利要求7所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述处理后的 7005铝合金抗拉升强度不小于380MPa，所述处理后的7005铝合金在300MPa的恒应力的作 用下的断裂时间不小于3小时。
【专利摘要】本发明要解决的问题是：提供一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步，所述固溶处理的温度在430度-530度之间，固溶处理的时间为30分钟；所述时效处理为双级时效处理，一级时效处理的温度为80度-110度，一级时效处理的时间为8小时；二级时效处理的温度为120度-140度，二级时效处理的时间为24小时。有益效果在于：通过本发明的方法处理过的7005铝合金试样塑性变形能力更好，完全符合大塑性变形的要求，更加适用于自行车等领域的使用。
【IPC分类】C22F1/053
【公开号】CN105648369
【申请号】
【发明人】姚江, 白培钢
【申请人】天津飞踏自行车有限公司, 天津市自行车研究院
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年12月3日