旅客观察窗窗框精密模锻件的退火工艺

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及旅客观察窗窗框精密模锻件的退火工艺。

背景技术

旅客观察窗窗框共有五个规格，包括一个主窗框和四个辅窗框，均采用德国OTFOUS公司生产的模锻件。

为了实现旅客观察窗窗框轻量化以及力学性能需求，现有技术一般采用铝合金作为窗框的材质，其一般采用7175铝合金，7175合金为Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金，由于合金化元素含量高，在半连续铸造过程中容易形成大量的非平衡共晶组织，需要进行均匀化热处理以使合金非平衡共晶相尽可能溶入基体，最大限度地减少基体中残留的第二相，并且消除铸锭的微观偏析。因此铸锭的均匀化处理是这类合金能否获得理想组织、工艺性能、使用性能的关键节点。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供旅客观察窗窗框精密模锻件的退火工艺，该种退火工艺使铝合金中含Cr弥散相析出相尺寸细小，分布均匀，弥散相特征相对较优。

有鉴于此，本申请提供了旅客观察窗窗框精密模锻件的退火工艺，包括：

将铸态铝合金进行双级均匀化退火，所述均匀化退火的制度具体为：一级热处理的温度为445～455℃，时间为4～6h；二级热处理的温度为465℃～475℃，时间为19～21h；

所述铸态铝合金，包括：1.3～1.9wt％的Cu，2.2～2.9wt％的Mg，0.19～0.26wt％的Cr，5.3～6.1wt％的Zn，0.02～0.11wt％的Mn，0.04～0.10wt％的Si，0.09～0.15wt％的Fe，0.001～0.06wt％的Ti，Al余量。

优选的，所述一级热处理的时间为5h。

优选的，所述一级热处理的温度为450℃，时间为5h。

优选的，所述二级热处理的时间为20h。

优选的，所述二级热处理的温度为470℃。

优选的，所述一级热处理的温度为450℃，时间为5h，所述二级热处理的温度为470℃，时间为20h。

优选的，Cu的含量为1.3～1.8wt％，Mg的含量为2.2～2.8wt％，0.19～0.26wt％的Cr，Zn的含量为5.3～6.0wt％，Mn的含量为0.02wt％，Si的含量为0.10wt％，Fe的含量为0.15wt％，Ti的含量为0.06wt％。

优选的，Cu的含量为1.9wt％，Mg的含量为2.73wt％，Zn的含量为6.03wt％，Cr的含量为0.251wt％，Mn的含量为0.096wt％，Si的含量为0.064wt％，Fe的含量为0.115wt％，Ti的含量为0.001wt％。

本申请提供了旅客观察窗窗框精密模锻件的退火工艺，其将铸态铝合金进行了双级均匀化退火，且限定了具体的双级均匀化退火的工艺参数。本申请通过采用双级均匀化退火，且限定均匀化退火的工艺参数使得该种退火方式不但能够消除铸态低熔点非平衡共晶相，而且有效的促进微量元素Cr以弥散相形式均匀析出。

附图说明

图1为本发明铸态铝合金的DSC曲线图；

图2为本发明不同单级均匀化处理后的铝合金的SEM照片；

图3为本发明不同单级均匀化处理后合金的DSC曲线图；

图4为本发明铸态合金在单级470℃×20h、470℃×36h均匀化处理后残留相SEM照片；

图5为不同均匀化处理后的铝合金中弥散相特征的SEM照片；

图6为本发明实施例1制备的铝合金铸锭经退火后的铸锭组织照片；

图7为本发明实施例1制备的铝合金铸锭经退火后的铸锭的低倍组织照片。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金合金化元素含量高，容易形成大量的非平衡共晶组织，因此，为了最大限度减少基体中残留的第二相，本申请提供了用于旅客观察窗窗框的铝合金的热处理工艺，该工艺能够消除铸态合金中的低熔点非平衡共晶相，使得Cr弥散相均匀弥散析出，具体的，本发明实施例公开了旅客观察窗窗框精密模锻件的退火工艺，包括：

将铸态铝合金进行双级均匀化退火，所述均匀化退火的制度具体为：一级热处理的温度为445～455℃，时间为4～6h；二级热处理的温度为465℃～475℃，时间为19～21h；

所述铸态铝合金，包括：1.3～1.9wt％的Cu，2.2～2.9wt％的Mg，0.19～0.26wt％的Cr，5.3～6.1wt％的Zn，0.02～0.11wt％的Mn，0.04～0.10wt％的Si，0.09～0.15wt％的Fe，0.001～0.06wt％的Ti，Al余量。

在确定铸态铝合金的热处理制度前，本申请对铸态铝合金进行了DSC热分析，如图1所示，由图可知，在476.98℃附近存在明显熔化吸热峰，即对应为低熔点共晶相T相熔化温度为476.98℃。为了保证可溶粗大相能够在均匀化过程中完全回溶，根据DSC测试结果选取470℃为合金均匀化温度。

为了使得合金中含Cr弥散相(Al

在本申请中，所述铝合金中包括：1.3～1.9wt％的Cu，2.2～2.9wt％的Mg，0.19～0.26wt％的Cr，5.3～6.1wt％的Zn，0.02～0.11wt％的Mn，0.04～0.10wt％的Si，0.09～0.15wt％的Fe，0.001～0.06wt％的Ti，Al余量；更具体地，Cu的含量为1.3～1.8wt％，Mg的含量为2.2～2.8wt％，0.19～0.26wt％的Cr，Zn的含量为5.3～6.0wt％，Mn的含量为0.02wt％，Si的含量为0.10wt％，Fe的含量为0.15wt％，Ti的含量为0.06wt％。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的用于旅客观察窗窗框的铝合金的热处理工艺进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例

将铝合金铸锭采用双级均匀化退火，具体热处理制度为450℃/5h+470℃/20h，铝合金铸锭的成分具体为：Cu的含量为1.9wt％，Mg的含量为2.73wt％，Zn的含量为6.03wt％，Cr的含量为0.251wt％，Mn的含量为0.096wt％，Si的含量为0.064wt％，Fe的含量为0.115wt％，Ti的含量为0.001wt％。

对比例

采用与实施例1相同的铝合金铸锭，区别具体如表1所示：

表1对比例均匀化工艺数据表

注：5号为实施例1的退火制度。

从以下几个方面对实施例和对比例的不同均匀化工艺的铝合金铸锭进行分析：

1)均匀化对铸态合金初生相影响

图2为经不同单级均匀化处理后合金的SEM组织，由图可知，晶界处富集初生相大量回溶基体；通过Iamge-Pro-Plus软件分别统计不同状态的第二相面积分数平均值(5张200倍)，得出铸态合金在单级均匀化处理470℃×12h/20h/36h后，合金中残留第二相含量基本相近，残留相面积分数分别为1.021％、0.988％与0.984％，即470℃保温12h后合金中第二相基本保持恒定；铸态合金在单级均匀化处理460℃×40h后，合金中的第二相残留量约7.43％，略高于470℃×12h～36h均匀化处理后合金中的残留量。

图3为不同单级均匀化处理合金DSC曲线，铸态合金在476.98℃处吸热峰消失，说明合金中非平衡共晶相T(AlZnMgCu)相回溶基体，但在502.57℃处均出现了较小峰面积吸热峰。

铸态合金均匀化处理后，合金中第二相含量减少主要归因于T相回溶，图4为铸态合金在单级470℃×20h、470℃×36h均匀化处理后残留相SEM，存在两种明显成分衬度，通过EDS能谱分析，如表2，合金中残留第二相主要是Al

表2残留相EDS能谱分析结果数据表

2)均匀化对弥散相的影响

均匀化对弥散相影响实验采用单级460℃×40h、单级470℃×20h、双级425℃×5h+470℃×20h和双级450℃×5h+470℃×20h均匀化后水冷样品，通过场发射SEM背散射模式观察。

从图5中可以看出，上述四种均匀化处理后合金中均有细小弥散的E(Al

表3不同均匀化工艺处理后合金中弥散析出相数密度数据表

结合均匀化对初生相实验结果可知，对铸态合金采用双级450℃×5h+470℃×20h均匀化处理，不但能够消除铸态低熔点非平衡共晶相，而且有效地促进微量元素Cr以弥散相形式均匀析出。

通过以上铸锭不同均匀化退火制度试验，结论为：确定均匀化退火制度为双级450℃×5h+470℃×20h；其中第一级450℃×5h是为了促进合金中含Cr弥散相(Al

对实施例1均匀化处理后的铝合金进行检测，结果显示，化学成分满足标准要求；铸造过程中检测熔体的氢含量，结果0.076ml/100g.Al，满足工艺要求≤0.12ml/100g.Al；铸锭表层无拉裂、冷隔、偏析瘤等表面缺陷；铸锭表面质量良好；铸锭低倍检测平均晶粒度1.5级，粗晶层深度10mm，疏松1级，氧化膜1级。

图6为铸锭表面及心部的SEM组织，可以看出，第二相基本完全回溶基体，晶界较干净，均热效果好，进一步证明采用的均匀化处理工艺是合理的。图7为铸锭低倍组织，可以看出，铸锭晶粒组织较均匀。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。