本申請(qǐng)涉及鋁合金材料，尤其涉及一種al-zn-mg-cu系鋁合金型材在線淬火成型制備方法。
背景技術(shù)：
1、7075鋁合金屬于7xxx系鋁合金，是一種以鋅、鎂、銅等元素為主要成分的高強(qiáng)硬質(zhì)鋁合金材料，在現(xiàn)代化工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用。目前，7075鋁合金型材在生產(chǎn)制備過程中主要面臨以下問題：
2、7075鋁合金淬火敏感性高，淬透性差，在擠壓生產(chǎn)過程中，需通過離線淬火工藝來滿足材料的力學(xué)性能。然而，離線淬火工藝會(huì)增加材料制造能耗，增長加工工藝流程。而且，離線淬火受限于加熱爐的裝爐量，生產(chǎn)效率低，還容易導(dǎo)致型材之間相互碰撞產(chǎn)生表面磕碰傷，造成質(zhì)量缺陷。
3、7075鋁合金型材在擠壓生產(chǎn)過程中，型材表面會(huì)受到周期性的拉應(yīng)力，當(dāng)型材表面拉應(yīng)力大于材料屈服強(qiáng)度時(shí)，容易在型材表面形成橫向擠壓裂紋，嚴(yán)重情況下，橫向擠壓裂紋會(huì)貫穿到型材內(nèi)部，對(duì)鋁擠壓制品的組織連續(xù)性產(chǎn)生重大影響。
4、有一些現(xiàn)有技術(shù)通過改進(jìn)7075鋁合金擠壓生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)了在線淬火，但適用于制備較?。ㄈ绫诤駷?.0~6.0mm）的7075鋁合金型材，分析發(fā)現(xiàn)主要是因?yàn)閿D壓溫度、擠壓速度、冷卻速率等參數(shù)不足以滿足壁厚超過25mm的型材升溫達(dá)到固溶淬火的工藝要求。若對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，也很難通過在線淬火制備得到力學(xué)性能優(yōu)良、無擠壓裂紋的較高壁厚（如25~60mm）的7075鋁合金型材，導(dǎo)致的原因主要在于：
5、1、7075鋁合金固溶淬火溫度區(qū)間窄，在較低的擠壓溫度和擠壓速度下，無法滿足材料淬火后力學(xué)強(qiáng)度的要求。
6、2、7075鋁合金的強(qiáng)度高，擠壓變形抗力大，擠壓過程溫度升高容易出現(xiàn)擠壓熱裂紋，擠壓速度增加會(huì)導(dǎo)致加熱停留時(shí)間短，型材加熱升溫溫度有限，不足以滿足壁厚超過25mm的型材升溫達(dá)到固溶淬火的工藝要求。
7、3、當(dāng)型材壁厚超過25mm，淬火過程容易因冷卻速率過低或過高而導(dǎo)致型材壁厚中心部位淬不透的現(xiàn)象。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Nal-zn-mg-cu系鋁合金型材及其在線淬火成型制備方法，以解決難以通過在線淬火生產(chǎn)得到壁厚為25~60mm，力學(xué)性能較好（如抗拉強(qiáng)度＞530mpa，屈服強(qiáng)度＞460mpa，斷后延伸率＞6%），且型材表面無裂紋缺陷的高強(qiáng)度高品質(zhì)al-zn-mg-cu系（如7075）鋁合金型材的技術(shù)問題，并縮短生產(chǎn)工藝流程，減少制造過程生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环Nal-zn-mg-cu系鋁合金型材在線淬火成型制備方法，包括以下步驟：
3、s1、根據(jù)al-zn-mg-cu系鋁合金的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比，熔煉鋁錠及中間合金，澆鑄成型獲得擠壓所需要的鑄錠；
4、s2、對(duì)鑄錠進(jìn)行二級(jí)均質(zhì)化熱處理；
5、s3、預(yù)熱擠壓模具、擠壓筒和鑄錠，控制鑄錠上機(jī)頭部溫度大于尾部溫度；所述擠壓模具設(shè)有通氣孔，且所述通氣孔末端朝向擠壓模具出料口所在模面；
6、s4、將預(yù)熱后的鑄錠進(jìn)行擠壓，擠壓制品速度為2.0~3.5m/min；擠壓過程中，從所述通氣孔通入冷卻介質(zhì)，對(duì)擠壓模具降溫，并隔絕空氣保護(hù)出模型材表面；
7、s5、對(duì)擠壓出模后的型材進(jìn)行在線淬火，包括：型材擠壓出模后溫度控制在465~480℃，立即冷卻至室溫，型材淬火冷卻方式為穿水冷卻或噴淋冷卻或液氮冷卻，型材淬火冷卻速率大于或等于12℃/s；
8、s6、將在線淬火后的型材中斷鋸切后進(jìn)行拉伸矯直；
9、s7、將拉伸矯直后的型材按成品長度鋸切后進(jìn)行時(shí)效處理，制得壁厚小于或等于60mm，抗拉強(qiáng)度大于530mpa，屈服強(qiáng)度大于460mpa，斷后延伸率大于6%的al-zn-mg-cu系鋁合金型材。
10、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s2中，所述二級(jí)均質(zhì)化熱處理包括：
11、第一級(jí)加熱保溫：由室溫加熱到435~445℃，并保溫2~4h；
12、第二級(jí)加熱保溫：由435~445℃加熱到465~475℃，并保溫12~18h；
13、第二級(jí)加熱保溫結(jié)束后，出爐空冷至室溫。
14、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s5中，型材淬火冷卻方式為穿水冷卻，冷卻水槽內(nèi)最大水溫小于或等于35℃；優(yōu)選地，冷卻水槽內(nèi)的循環(huán)水出口處位于型材穿水入口處，以使冷卻水槽內(nèi)的水溫持續(xù)保持在較低的溫度（≤35℃）；更優(yōu)選地，冷卻水溫為20~32℃，冷卻水槽循環(huán)換水流量為200~400l/min，冷卻水槽內(nèi)的循環(huán)水出口處位于型材穿水入口處，以控制冷卻水槽內(nèi)最大水溫≤35℃。
15、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s3中，擠壓模具預(yù)熱溫度為460~470℃；和/或，擠壓筒預(yù)熱溫度為430~445℃。
16、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s3中，鑄錠預(yù)熱溫度為480~490℃，保溫時(shí)間為60~240min。
17、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s3中，鑄錠上機(jī)頭部溫度控制在410~430℃，和/或，控制鑄錠上機(jī)頭部溫度大于尾部溫度8~15℃。
18、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s3中，鑄錠從加熱爐轉(zhuǎn)出到上機(jī)擠壓的時(shí)間控制在60s以內(nèi)。
19、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s4中，擠壓填充和突破階段，擠壓桿速度控制在0.2~0.5mm/s；當(dāng)型材達(dá)到突破壓力后，提升擠壓桿速度，使擠壓制品速度控制在2.0~3.5m/min；當(dāng)擠壓填充和提速達(dá)到型材擠壓的目標(biāo)速度后，采用恒速擠壓直至擠壓過程終了。
20、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s4中，所述冷卻介質(zhì)為氮?dú)饣蛞旱?；?或，冷卻介質(zhì)流量為30~100l/min；和/或，對(duì)擠壓模具降溫，控制擠壓模具溫度為460~470℃。
21、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s5中，型材擠出模具后，通過牽引機(jī)牽引帶出，進(jìn)行在線淬火，牽引機(jī)牽引力為150~300n，和/或，牽引機(jī)速度與擠壓制品速度聯(lián)動(dòng)保持一致。
22、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s6中，拉伸矯直時(shí)，拉伸率為1.0~2.0%。
23、于本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，步驟s7中，時(shí)效處理包括：加熱至120~130℃，保溫16~24h。
24、本申請(qǐng)的有益效果：
25、本申請(qǐng)通過對(duì)均質(zhì)化熱處理、預(yù)熱、擠壓、在線淬火、拉伸矯直、時(shí)效等工序工藝方案的設(shè)計(jì)匹配，制備獲得了一種壁厚≤60mm，抗拉強(qiáng)度＞530mpa，屈服強(qiáng)度＞460mpa，斷后延伸率＞6%的al-zn-mg-cu系鋁合金型材，實(shí)現(xiàn)了壁厚≤60mm尤其是壁厚25~60mm的al-zn-mg-cu系鋁合金型材在線淬火的技術(shù)突破，且擠壓制品速度可以達(dá)到2.0~3.5m/min，能夠極大縮短材料生產(chǎn)工藝流程，減少制造過程生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率。
1.一種al-zn-mg-cu系鋁合金型材在線淬火成型制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法?，其特征在于：步驟s5中，型材淬火冷卻方式為穿水冷卻，冷卻水槽內(nèi)最大水溫小于或等于35℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：步驟s5中，冷卻水槽內(nèi)的循環(huán)水出口處位于型材穿水入口處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟s5中，冷卻水溫為20~32℃，冷卻水槽循環(huán)換水流量為200~400l/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟s2中，所述二級(jí)均質(zhì)化熱處理包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟s3中，擠壓模具預(yù)熱溫度為460~470℃；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟s4中，擠壓填充和突破階段，擠壓桿速度控制在0.2~0.5mm/s；當(dāng)型材達(dá)到突破壓力后，提升擠壓桿速度，使擠壓制品速度控制在2.0~3.5m/min；當(dāng)擠壓填充和提速達(dá)到型材擠壓的目標(biāo)速度后，采用恒速擠壓直至擠壓過程終了。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟s4中，所述冷卻介質(zhì)為氮?dú)饣蛞旱?/p>
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟s5中，型材擠出模具后，通過牽引機(jī)牽引帶出，進(jìn)行在線淬火，牽引機(jī)牽引力為150~300n，和/或，牽引機(jī)速度與擠壓制品速度聯(lián)動(dòng)保持一致；
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：步驟s7中，時(shí)效處理包括：加熱至120~130℃，保溫16~24h。