一种提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法

技术领域

本发明公开一种提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法；属于7xxx系铝合金形变热处理技术领域。

背景技术

7xxx系铝合金属于可热处理强化的变形铝合金，具有较高的强度，是一种十分重要的高比强结构材料。目前，影响7xxx系铝合金应用的瓶颈问题是应力腐蚀抗力较低，在腐蚀环境下经常发生应力腐蚀开裂。研究提升7xxx系铝合金应力腐蚀性能抗力，对满足航天航空和交通运输领域的应用具有重要意义。

目前，提高7xxx系铝合金应力腐蚀性能的方法主要为多级时效热处理和形变热处理，但是多级过时效处理会降低材料的强度，且应力腐蚀抗力的提升程度有限。形变热处理中，利用淬火后的高于屈服强度的静态预拉伸或者预压缩应力，产生宏观塑性变形，以调控后续时效析出组织和改善应力腐蚀抗力，但铝合金在静态宏观塑性变形过程中易产生损伤，限制变形程度，应力腐蚀抗力的程度也受到相应限制，尤其是静态的拉/压预变形工艺难以用于复杂形状的构件。目前，有报道通过施加交变载荷的振动处理通过产生微观塑性变形，以消减或均化构件的残余应力，但未见采用振动处理以改善应力腐蚀抗力的报道。

发明内容

针对现有工艺存在的问题，本发明的目的在于提供一种有效提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法。振动预处理的目的是施加低于合金屈服强度的交变载荷使铝合金材料产生微观塑性变形，通过微观塑性变形的累积，提高位错和空位密度，调控时效过程晶内晶界析出相状态，提高应力腐蚀抗力，同时避免材料和构件损伤。

本发明一种提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法，是在7xxx系铝合金固溶淬火处理后进行振动预处理，然后进行时效热处理；振动预处理时施加小于等于铝合金屈服强度的交变载荷。所述固溶淬火工艺采用7xxx系铝合金的常规固溶淬火工艺。

本发明一种有效提高一种提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法，振动预处理时施加于铝合金的交变载荷的振动加速度≤40g。

本发明一种有效提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法，所述振动加速度为10g～40g，优选振动加速度为20-40g，振动时间10min～50小时，优选振动时间为30min-40小时。

本发明一种有效提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法，是将固溶淬火处理后的铝合金材料或构件固定在带激振器的振动平台上，或者将激振器固定在铝合金材料上，进行振动预处理。

本发明一种有效提高7xxx系铝合金应力腐蚀抗力的振动预处理方法，振动预处理后进行时效热处理，所述时效热处理选自7xxx系铝合金通用的一级人工时效工艺、二级人工时效工艺、三级人工时效工艺中的至少一种。

本发明在可热处理强化的变形铝合金固溶淬火处理后，进行振动预处理，通过调控调整激振器的加速度和振动时间，确保铝合金在内部产生较为均匀的微观塑性变形，通过微观塑性变形的累积，提高位错和空位密度，在后续进行时效热处理时，大量的位错和空位可以调控晶内晶界析出相状态，有效提高铝合金应力腐蚀抗力。

本发明工艺方法简单、操作方便，可显著提升7xxx系铝合金抗应力腐蚀性能，同时避免变形损伤，适于复杂形状构件的处理，对工业化生产时效硬化型铝合金材料和构件具有重要意义。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

7xxx系铝合金(7056铝合金)材料尺寸为50mm×100mm×100mm，经过(470℃,1h)+(475℃,1h)固溶处理后，通过在室温进行振动处理，振动振动加速度10G，振动时间10min，时效热处理采用三级时效，第一级时效温度为120℃保温24h，第二级时效温度为155℃保温6h，水冷，第三级时效时效温度为120℃，保温24h。观察合金U型样522MPa应力腐蚀裂纹萌生时间≥15h。

实施例2：

7xxx系铝合金(7056铝合金)材料尺寸为50mm×100mm×100mm，经过(470℃,1h)+(475℃,1h)固溶处理后，通过在室温进行振动处理，振动振动加速度20G，振动时间40h，时效热处理采用三级时效，第一级时效温度为120℃保温24h，第二级时效温度为155℃保温6h，水冷，第三级时效时效温度为120℃，保温24h。观察合金U型样522MPa应力腐蚀裂纹萌生时间≥30h。

实施例3：

7xxx系铝合金(7056铝合金)材料尺寸为50mm×100mm×100mm，经过(470℃,1h)+(475℃,1h)固溶处理后，通过在室温进行振动处理，振动振动加速度30G，振动时间10min，时效热处理采用三级时效，第一级时效温度为120℃保温24h，第二级时效温度为155℃保温6h，水冷，第三级时效时效温度为120℃，保温24h。观察合金U型样522MPa应力腐蚀裂纹萌生时间≥65h。

实施例4：

7xxx系铝合金(7056铝合金)材料为50mm×100mm×100mm，经过(470℃,1h)+(475℃,1h)固溶处理后，通过在室温进行振动处理，振动加速度40G，振动时间10min，时效热处理采用三级时效，第一级时效温度为120℃保温24h，第二级时效温度为155℃保温6h，水冷，第三级时效时效温度为120℃，保温24h。观察合金U型样522MPa应力腐蚀裂纹萌生时间≥200h。

实施例5：

7xxx系铝合金(7056铝合金)材料尺寸为50mm×100mm×100mm，经过(470℃,1h)+(475℃,1h)固溶处理后，通过在室温进行振动处理，振动加速度40G，振动时间40min，时效热处理采用三级时效，第一级时效温度为120℃保温24h，第二级时效温度为155℃保温6h，水冷，第三级时效时效温度为120℃，保温24h。观察合金U型样522MPa应力腐蚀裂纹萌生时间≥265h。

对比例1：

7056铝合金材料尺寸为50mm×100mm×100mm，经过(470℃,1h)+(475℃,1h)固溶淬火处理后，直接采用三级时效时效热处理，第一级时效温度为120℃保温24h，第二级时效温度为155℃保温8h，水冷，第三级时效时效温度为120℃，保温24h。观察合金U型样522MPa应力腐蚀裂纹萌生时间为10h。

表1合金振动预处理和时效热处理热处理应力腐蚀裂纹萌生时间

通过以上实施例1-5及对比例1得到的应力腐蚀裂纹萌生时间可知，随着振动加速度的增加与合适的振动时间的匹配，合金抗应力腐蚀性能得到大幅度提高。