本發明涉及金屬材料處理技術領域，特別是指一種提高7000系鋁合金擠壓制品組織均勻性的熱處理方法。
背景技術：
隨著交通運輸、航天航空等高新技術領域的快速發展，對高性能鋁合金產品的需求不斷增長，且對產品質量均勻性、一致性的要求不斷提高，解決鋁合金擠壓制品的組織性能不均勻問題，對于提高鋁合金擠壓制品的質量、進一步提升我國軌道交通和航空航天裝備的整體服役性能、滿足國民經濟高速發展的需要具有十分重要的意義[謝建新，劉靜安.金屬擠壓理論與技術.北京：冶金工業出版社，2012]。導致鋁合金擠壓制品組織性能不均勻性的主要原因之一是擠壓金屬變形的不均勻。由于擠壓流動變形的特點，一般情況下，擠壓過程中金屬的實際變形程度由外層向內逐漸減少，且這種不均勻性程度隨擠壓的進行而增加，所以在擠壓產品長度和橫斷面上會出現組織的不均勻性，并反映在性能不均勻上。另一個主要原因是擠壓過程中金屬溫度的不均勻。擠壓成形過程中，由于塑性變形熱、摩擦熱、坯料與工模具之間的傳熱以及金屬內部熱傳導等原因，導致擠壓制品沿長度方向和橫斷面上存在溫度分布不均勻現象。對于金屬流動不均勻性問題，可以通過擠壓模具結構與尺寸優化設計、工藝方案與參數綜合優化等方法得以改善[黃東男，李靜媛，張志豪，等.方形管分流模雙孔擠壓過程中金屬的流動性.中國有色金屬學報，2010,20(3):488-495]。對于擠壓制品長度方向溫度不均勻性問題，目前的主要解決方法是采用等溫擠壓。根據擠壓金屬的特點和具體擠壓生產條件，可單獨或綜合采用速度閉環控制[李靜媛,謝建新,宋勇,等.鋁鎂合金預測模糊控制溫度閉環等溫擠壓系統及方法.中國發明專利,ZL201110346836.3,2013-5-22.]、坯料梯溫加熱（冷卻）[謝建新,李靜媛,陳雨來,等.一種實現擠壓坯料溫度梯度分布的裝置與控制系統.中國發明專利,ZL200910237523.7,2011-03-30.]、模具液氮冷卻[崔秀英.液氮冷卻模具擠壓建筑制品試驗研究.輕合金加工技術,1991,19(4):30-35.]、工藝參數綜合控制[謝建新，張志豪，侯文榮，等.一種工藝參數綜合控制等溫擠壓方法.中國發明專利,ZL201210088373.X,2014-3-26]等技術實現等溫擠壓。對于擠壓制品橫斷面不均勻性的問題，目前的主要解決方法是模具結構優化設計和擠壓工藝參數合理匹配，通過調節擠壓過程中變形熱、摩擦熱及坯料與工模具的接觸換熱等各項熱流的大小，以改善擠壓制品橫斷面溫度分布的不均勻程度[侯文榮，張志豪，謝建新，等.基于擠壓過程質點逆向追蹤和熱流分析的鋁合金空心制品橫斷面溫度不均勻性研究.2015，25（7）：1798~807]。然而目前的等溫擠壓技術尚不能解決擠壓制品橫斷面溫度不均勻性問題，而模具結構和擠壓工藝參數優化等方法目前也只能部分改善橫斷面溫度不均勻性問題。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種提高7000系鋁合金擠壓制品組織均勻性的熱處理方法，該方法包括以下階段：（1）坯料預處理：將7000系鋁合金坯料在均勻化處理保溫階段結束時以均勻的降溫速率V1冷卻到溫度T1，然后出爐空冷；其中，V1為0.1~2℃/min，T1為80℃~130℃；步驟（1）目的是通過控制冷卻速度以獲得合適尺寸析出相，一方面可抑制熱擠壓時的動態再結晶，另一方面，擠壓時析出相的周圍由于大量位錯塞積而形成局部形變帶，從而增加形核位置，抑制晶粒長大。（2）常規熱擠壓：將步驟（1）的預處理坯料以均勻的升溫速率V2加熱到溫度T2，在溫度T2下保溫時間H1，然后進行擠壓；其中，V2為10~20℃/min，T2為370~470℃，H1為10~30min。（3）回復處理：將步驟（2）的擠壓制品加熱至溫度T3，保溫時間H2；其中，T3為230℃~380℃，H2為10~20h；步驟（3）目的是一方面是減少位錯密度，釋放合金內部的形變儲能，降低合金在后續熱處理的再結晶驅動力；另一方面是析出部分析出相，以阻礙后續固溶處理階段晶粒的長大。（4）固溶+時效：將步驟（3）回復處理的擠壓制品加熱至470℃~480℃，保溫0.5~1h，然后進行水淬，水淬后立即進行T6峰時效。此階段由于合金的再結晶驅動力較低，同時預處理和回復處理階段的析出相對晶界具有釘扎作用，從而抑制擠壓時溫度較高區域金屬晶粒的再結晶長大，從而使擠壓制品組織均勻。其中，T6峰時效為在120℃下保溫24h。更優的，V1為0.1~2℃/min；T1為90℃~125℃；T2為415℃~435℃；H1為20~30min。本發明的核心思路是：在擠壓坯料均勻化的冷卻過程中通過控制冷卻速度來控制坯料中析出相的數量、種類和分布狀況，從而抑制熱擠壓時的動態再結晶，同時也為固溶時的再結晶提供有效形核位置；在擠壓制品固溶時效之前，采用回復處理，一方面促進析出相繼續析出以阻礙固溶時的晶粒長大，另一方面是減少位錯密度，釋放合金內部的形變儲能，以降低制品在后續熱處理的再結晶驅動力。其目的通過增加形核、抑制溫度較高區域變形金屬的再結晶和晶粒長大，改善因溫度不均勻而導致的擠壓制品長度和橫斷面組織性能的不均勻程度。本發明的上述技術方案的有益效果如下：（1）本發明所提供的方法與7000系鋁合金現有的均勻化-擠壓-固溶時效處理方法相比，能夠有效改善制品的組織均勻性；（2）本發明所提供的方法簡單易行，無需在現有擠壓機或熱處理設備上增加任何輔助設備；（3）采用本發明的預處理方法，除了可以改善坯料的成分坯偏析、較少晶界共晶相等，還可以有效降低坯料的硬度和變形抗力，從而使合金的可擠壓性提高，擠壓時擠壓力相對較小。總之，本發明提出坯料預處理-熱擠壓-回復處理-固溶時效的方法，可以在不增加輔助設備、不改變現有模具結構和擠壓條件的前提下，提高擠壓制品長度和橫斷面的組織性能均勻性，可以單獨使用也可以作為上述等溫擠壓等技術的輔助方法。采用本發明提出的方法，可進一步提升鋁合金擠壓制品的綜合性能，滿足我國航空航天、軌道交通裝備對高性能鋁合金制品的要求。附圖說明圖1為本發明的提高7000系鋁合金擠壓制品組織均勻性的熱處理方法工藝流程圖。具體實施方式為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。本發明針對現有的等溫擠壓技術尚不能解決擠壓制品橫斷面溫度不均勻性問題，提供一種提高7000系鋁合金擠壓制品組織均勻性的熱處理方法。該方法包括坯料預處理、常規熱擠壓、回復處理和固溶+時效四個階段。實施例1：7050鋁合金擠壓棒材長度方向組織均勻性改善以7050鋁合金棒材擠壓為例，擠壓坯料長度500mm，擠壓筒內徑φ300mm，擠壓比為14，采用工作帶長度8mm的平模。擠壓棒材沿擠壓長度方向溫度不均勻，最大溫差可達到60℃，從而導致擠壓棒材沿長度方向的組織性能不均勻。采用本發明提出方法，首先將7050鋁合金坯料在455℃保溫24h然后以0.7℃/min的冷卻速度冷卻，待冷卻到125℃空冷；將以上坯料以10℃/min的升溫速率加熱到415℃，保溫30min，擠壓筒預熱到403℃，然后以1.32mm/min的速度進行擠壓。將擠壓得到的棒材在230℃保溫20h進行回復處理，隨后立即快速升溫到480℃保溫1h再室溫水淬，然后立即進行T6峰時效即120℃/24h。采用上述方法，擠壓棒材沿長度方向的組織均勻性比常規擠壓方法提高約40%。實施例2：7050鋁合金擠壓型材橫斷面組織均勻性改善以7050鋁合金L型材為例，擠壓坯料長度為150mm，擠壓筒內徑φ190mm，擠壓比為18.7，采用工作帶長度為5mm的平模。擠壓得到的L型材橫斷面溫度不均勻，最大溫差可達到35℃，從而導致擠壓型材橫斷面組織性能不均勻。采用本發明提出方法，首先將7050鋁合金坯料，在455℃保溫24h然后以0.3℃/min的冷卻速度冷卻，待冷卻到90℃空冷，將以上坯料以20℃/min的升溫速率加熱到435℃，保溫20min，擠壓筒預熱到425℃，然后以0.375mm/min的速度進行擠壓。緊接著將擠壓得到的型材在380℃保溫10h進行回復處理，隨后加熱到480℃保溫1h后水淬，然后立即采用120℃/24h的制度進行T6峰時效處理。采用上述方法，擠壓型材橫斷面上的組織均勻性比常規擠壓方法提高約25%。以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。