周动林

（中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，黑龙江 哈尔滨 150066）

超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金以其高硬度与高强度的力学特性，在众多合金材料中脱颖而出。由于本文研究的Al-Zn-Mg-Cu 组合金属在应用中具有显著的高强度性能，因此在对此类组合金属进行工艺优化处理过程中，更是对处理工艺的实施提出了更高的要求[1]。我国目前针对此种组合金属的研究尚属于一个尝试性阶段，常规的热处理方法为淬火加热处理，尽管此种淬火处理方式可实现对合金组织的热处理行为，但由于此过程在实施中，未能全面的考虑到组合金属受热存在屈服能力低的问题，即便是Al-Zn-Mg-Cu 组合金属具有高强度的性能，在受热过程中也会出现裂纹甚至断裂的现象出现[2]。因此，对于组合金属的处理行为研究，应从此方面入手，综合我国对此方面的研究现状也可知，处理Al-Zn-Mg-Cu 组合金属过程中避免其出现裂纹甚至断裂现象，也属于行业未来发展的关键趋向。结合上述对组合金属的相关分析，本文开展此方面的研究对于推动我国金属行业的发展是具有显著推动作用的。相比国际上一些发达国家，我国目前对于此方面的研究尚存不足，不仅技术上相对落后，同时目前也缺少相关成果对其作为支撑。因此本文将综合我国对组合金属处理工艺的研究现状，开展此方面的深入调研，并希望通过本文课题的研究，为组合金属的热处理工艺实施提出及顺层面的指导。

1 超高强Al-Zn-Mg-Cu合金热处理工艺优化方法

本文从三方面入手，优化超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺。其具体优化框架图，如图1 所示。

图1 超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺优化框架图

结合图1所示，针对图中三方面的详细优化内容，如下文所示。

1.1 超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补

本文运用NURBS 曲线方程自身的插值原理，通过时效插补的方式优化超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺[3]。其具体流程为：首先，确定超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理时效插补NURBS 曲线的型值点以及权因子编程；再通过获得节点矢量，计算系数矩阵；在此基础上，通过控制顶点权因子对超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火顶点进行控制；进而得到NURBS 插值曲线开始热处理加工。在此过程中，需要对超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补误差进行分析，从而达到优化热处理工艺的目的。设超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补时间误差为γ ，则有公式（1）。

公式（1）中，T 指的是超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补时间，单位为min；s 指的是实测超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补，单位为min。通过公式（1），得出超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补时间误差[4]。为确定超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补有效值相对误差，本文设热处理时效插补有效值为U ，则有公式（2）。

公式（2）中，K 指的是系数矩阵；I 指的是节点矢量。根据公式（2），可输出超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补有效值计算公式，进而可推导出最终超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理时效插补NURBS 插值曲线的计算公式。设时效插补后的NURBS 插值曲线表达式为ϒ ，则有公式公式（3）。

通过公式（3）可以得出超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理淬火时效插补后的NURBS 插值曲线，并以该曲线作为热处理工艺中的轨迹线，优化超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理。

1.2 均匀化热处理超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金组织

在处理合金组织金属过程中，应考虑到铸锭组织的状态，会对Al-Zn-Mg-Cu 合金组织整体的形变造成影响，而发生影响后，其后续工艺以及最终的合金组织金属均会产生一定的遗产效应[5]。为了缓解这种遗传效应对金属性能造成的影响，采用对其进行均匀化热处理的方式。处理过程中，对铸锭进行均匀加热处理，此行为可能会产生合金组织部分的结构的破碎，但却可实现对其显微性能的一致性。此过程持续20.0min～30.0min，均匀化热处理后对其进行静置冷却处理，通过上述处理的变形消耗，使Al-Zn-Mg-Cu 合金组织整体性能更强，以此在实现Al-Zn-Mg-Cu合金组织晶体析出的基础上，完成对组织的均匀化热处理，改善合金组织的金属性能。

1.3 超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺回归再时效

在均匀化热处理超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金组织的基础上，通过回归再时效，优化超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺[6，7]。将超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理分为三个时效阶段，第一阶段优化目标为保证超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金在低温状态下与峰值状态一致；第二阶段优化目标为保证超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金在高温状态下，晶界上连续链状析出相聚集；第三阶段优化目标为超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理回归再时效存在非共格析出相，且无沉淀析出带，以此实现超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺优化。

2 实例分析

2.1 实验准备

构建实例分析，实验对象选择超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金。超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金化学成分表，如表1 所示。

表1 超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金化学成分表

根据表1 所示，本次实验内容为对超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金进行热处理。首先，使用本文优化设计热处理工艺进行超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理，通过MATALB 测试热处理工艺屈服强度，并记录，将其设为实验组；再使用传统热处理工艺进行超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理，同样通过MATALB 测试热处理工艺屈服强度，并记录，将其设为对照组。由此可见，本次实验主要内容为测试两种热处理工艺的屈服强度，热处理工艺屈服强度数值越高证明该工艺下的超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理延展性能越好。通过10 次对比实验，针对实验测得的热处理工艺屈服强度，记录实验数据。

2.2 实验结果与分析

整理实验数据，如表2 所示。

表2 热处理工艺屈服强度对比表

通过表2 可知，本文优化设计的热处理工艺屈服强度明显高于对照组，具有现实推广价值。

3 结束语

通过超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺优化研究，能够取得一定的研究成果，解决传统超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理中存在的问题。由此可见，本文设计的热处理工艺是具有现实意义的，能够指导超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺优化。在后期的发展中，应加大本文优化设计热处理工艺在超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理中的应用力度。截止目前，国内外针对超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺优化研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺的优化设计提出深入研究，为提高超高强Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理的综合性能提供参考。