提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法 【技术领域】
本发明涉及一种金属材料的改性方法，尤其是一种7000系列铝合金材料的改性方法，具体地说是一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法。
背景技术
众所周知，7000系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金是现代航空航天、武器装备等高端领域不可或缺的关键结构材料。为了保证其强度，该类合金的合金化程度高，塑性低，组织中通常会存在气孔、疏松等缺陷，并且还会存在大量分布集中、尺寸粗大的共晶体组织和夹杂物，严重影响着铝合金的性能及可靠性，因此这类合金必须经过大应变量塑性加工后才能使用。
目前，实现金属材料大应变变形加工的技术主要包括轧制、传统挤压和等通道转角挤压技术(Equal Channel Angular Pressing，简称ECAP)。自20世纪90年代中期以来，等通道转角挤压技术受到国际材料界的高度重视，现已发展成为制备超细晶粒或纳米结构材料、大幅提升材料组织结构与性能的一个重要方法。与轧制、传统挤压相比，等通道转角挤压技术具有对材料施加的应变量更大、剪切力更大并且可以在不改变材料形状的情况下对材料实施横切面等同大应变的特点，因此可以更为有效地改善材料的组织。
7000系铸态铝合金由于其组织状态很差，在进行等通道转角挤压加工时一般都会发生工件断裂。到目前为止，尚未得到一种可供实际工业化生产的提高7000系铸态铝合金组织的等通道转角挤压加工方法可供使用。
【发明内容】
本发明的目的是针对7000系铝合金进行等通道转角挤压加工时易发生断裂而无法实现工业化生产的目的，发明一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法。
本发明的技术方案是：
一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法，其特征是首先将铸态铝合金预热至400～500℃，然后将达到预热温度的铸态铝送入已预热至30～400℃的等通道转角挤压模具中进行挤压，控制挤压模具的应变量为0.4～0.7，挤压速度为10～50mm/s。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过大量的实验为7000系铝合金尤其是7000系铸态铝合金提供了一种高效提高其组织与性能的等通道转角挤压加工方法，即通过对铸态铝合金的预热温度和挤压模具预热温度的选择，解决了材料的挤压断裂问题，从而为其实现等通道挤压加工奠定了基础。
(2)经过本发明处理的7000系铸态铝合金内尺寸在150微米以下的气孔、疏松等缺陷被压合，夹杂物被碎化，硬度提高34～57％。
(3)本发明所述的提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工的工艺参数适用于改善7000系铝合金的各种固体状态的组织。
(4)本发明具有方法简单，易于实现的优点。
【附图说明】
图1是本发明拟改性的7000系铸态铝合金微观组织的典型金相照片。
图2是本发明的铸态合金预热到400～500℃、模具预热到400℃等通道转角挤压加工后合金的微观组织金相照片。
图3是合金预热到400～500℃、模具温度为30℃等通道转角挤压加工后合金的微观组织金相照片。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示。
实施例1。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu，即Zn的质量百分比为6.86％，Mg的质量百分比为1.22％，Cu的质量百分比为1.68％，余量的为铝，下同)，将铸态铝合金先预热至450℃，挤压模具预热至400℃，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微米以下的气孔、疏松、裂纹(见图1)被压合(见图2)，夹杂物被碎化，硬度从111.6HV提高150.3HV(提高幅度为34％)。
实施例2。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.25Zn-1.17Mg-1.38Cu，)，将铸态铝合金先预热至500℃，挤压模具预热至300℃，应变量为0.5，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为10mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微米以下的气孔、疏松、裂纹被压合，夹杂物被碎化，硬度从110HV提高140HV。
实施例3。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.5Zn-1.20Mg-1.55Cu)，将铸态铝合金先预热至500℃，挤压模具预热至200℃，应变量为0.7，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为40mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微米以下的气孔、疏松、裂纹被压合，夹杂物被碎化，硬度从110HV提高160HV。
实施例4。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.00 Zn-1.8 Mg-1.8Cu)，将铸态铝合金先预热至400℃，挤压模具预热至400℃，应变量为0.4，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为10mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微米以下的气孔、疏松、裂纹被压合，夹杂物被碎化，硬度从90.6HV提高130.3HV。
实施例5。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86 Zn-1.22 Mg-1.68Cu)，将铸态铝合金先预热至500℃，挤压模具预热至30℃，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s。加工后合金不出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微米以下地气孔、疏松、裂纹(见图1)被压合(见图3)，夹杂物被碎化，硬度从111.6HV提高175.4HV(提高幅度为57％)。
实施例6。
铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为300℃，挤压模具预热温度为30℃，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现开裂。
实施例7。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为350℃，挤压模具预热温度为400℃，应变量为0.5，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为15mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现开裂。
实施例8。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为200℃，挤压模具预热温度为400℃，应变量为0.7，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为30mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现断裂。
实施例9。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.00Zn-1.8Mg-1.8Cu)，合金预热温度为250℃，挤压模具预热温度为300℃，应变量为0.5，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为40mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现断裂现象。
实施例10。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为200℃，挤压模具预热温度为30℃，应变量为0.7，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为30mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后合金出现断裂。
实施例11。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.5Zn-1.20Mg-1.55Cu)，合金预热温度为450℃，挤压模具预热温度为30℃，控制应变量为0.8，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为5mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后合金出现开裂现象。
实施例12：将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为400℃，挤压模具预热温度为25℃，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后合金出现开裂现象。
实施例13：将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为30℃(略高于常温)，挤压模具预热温度为30℃，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为20mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后合金出现严重断裂现象。
从实施例1-5可以看出，只有当合金预热温度、挤压模具预热温度、应变量及挤出速度满足本发明的范围才能加工出符合要求的合金。从实施例6-13可看出，只要合金预热温度、挤压模具预热温度、应变量及挤出速度中任一项不满足要求，均会出现挤出后发生断裂无法使用的现象。
由此可见，本发明的各参数的配合相当重要。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。