高強鋁合金具有密度小、強度高、加工性能好等特點，廣泛應用于航空、航天及民用512業，是航空航天工業的主要結構材料之一，具有重要的戰略地位。其中A1一Zn—Mg—Cu系高強鋁合金是目前高強鋁合金中綜合性能最好、研究最充分、應用最廣泛的合金材料之一。所研究的6061鋁合金是在6061合金基礎上，通過增加zn和Cu含量、調整Cu／Mg比值并添加Zr代替cr后，開發出的強度、斷裂韌性和塑性等都較高的Al—Zn—Mg—Cu系高強鋁合金。6061高強鋁合金承載能力優良，適合制作各類鍛件，其熱加工工藝主要有鍛造、擠壓、軋制和鍛造等]，而鍛造工藝得到的結構件強度最大、斷裂韌性最高，更適合用于航空航天等工業領域應用。但是，坯料在鍛造過程中存在位錯運動劇烈并大量塞積的現象，導致局部應力集中，而且，未經熱處理鍛件中存在大量的第二相顆粒，嚴重降低了鍛件的塑性和韌性，并有可能使鍛件在使用過程中發生斷裂與失效，為此需要對鍛件進行合理的熱處理?，F有研究發現，固溶處理能將絕大部分非平衡結晶相固溶，并消除第二相顆粒對鍛件韌性和后續加工性能的影響；固溶后的冷壓變形能消除淬火導致的殘余應力，同時使鍛件中存在一定數量的位錯滑移和攀移，因此，能夠阻礙鍛件時效后析出的第二相粒子的運動，提高鍛件強度；同時，時效處理能析出大量的彌散粒子，這些細小的粒子能起到釘扎位錯的作用，使位錯運動受阻，從而大大提高鍛件的強度。
    本文對6061高強鋁合金的鍛后熱處理工藝進行模擬分析。研究固溶、冷壓和時效處理過程對鍛件殘余應力影響，降低6061高強鋁合金鍛件的殘余應力，提高其強度和韌性，滿足航空航天工業對Al—Zn—Mg—Cu系高強鋁合金鍛件的更高技術要求。
1.熱處理技術要求
    選用6061高強鋁合金鑄坯鍛件為研究對象，鍛件尺寸為290mm~290mm~465mm，依據鍛件厚度方向的尺寸和熱處理技術規范要求(T74 52)，制定了配套的鍛后熱處理工藝方案：固溶+人工時效：465~3~2固溶，125℃×6h+180％~12 h時效。鍛件固溶處理時水溫要求不高于35°C，且鍛件固溶處理后冷壓縮1％～5％／g~形以消除殘余應力，然后人工時效。同時控制固溶處理后轉入下道工序的時間間隔不超過2h。
2.有限元分析模型
    鍛后空冷方式能夠有效降低鍛件的殘余應力，因此選擇空冷后的鍛件數值模型作為本文熱處理分析的有限元模型，即在DEFORM一3D軟件中直接導入空冷后的70 50高強鋁合金鍛件的“．db”模型文件。固溶處理模擬時，爐溫設定為4 65℃，傳熱系數為0．2N／(s·m m·℃)，時間步長為2s，步數為3600步。固溶后的淬火過程工件模型直接取自固溶后的“．db”文件，從而保證了殘余應力的遺傳性。淬火過程中介質溫度設定為20'：C，傳熱系數為20N／(s-m m·℃)，時問步長為0．01s，步數為3000步。鍛件固溶冷卻后迅速對其進行1％～5％的冷壓縮變形，以有效改善鍛件的殘余應力，并防止隨后熱處理過程中的鍛件開裂現象。為分析冷壓縮量對鍛件殘余應力的分布影響，分別按照1％、3％和5％的冷壓縮量進行了有限元模擬，冷壓縮工件模型直接取自鍛件淬火后的“．db”文件。冷壓過程中的壓下速度為4 m m／s，時問步長為0．1s，步數為60步，最大壓縮量為5％，因此12步、36步和60步分別對應1％、3％和5％的冷壓縮量。固溶處理能同時提高材料的強度、塑性和韌性并消除殘余應力，固溶后淬火能保留固溶組織，同時提高材料的強度和硬度，但淬火會產生較大的熱應力，需要對其進行一定量的冷壓縮變形。采用DEFORM一3D軟件模擬6061高強鋁合金固溶和淬火過程，并主要分析研究鍛件固溶處理和淬火過程的溫度與殘余應力的變化規律。在3900s處鍛件中心區域溫度達到465°C，此時鍛件全部熱透，余下時間為保溫固溶時間，6061高強鋁合金鍛件在上述熱處理過程中，粗大的第二相顆粒發生了固溶，因此強度、塑性和韌性都有所提高6061高鋁合金鍛件在固溶處理后應當迅速淬火，以保留其固溶組織，防止晶粒長大，提高材料強度和硬度.

  本文研究了6061高強鋁合金鍛件的熱處理過程，其中固溶過程能有效消除鍛造殘余應力，而淬火過程使鍛件表面殘留有較大的拉應力，這是由于較大的鍛件內外溫差造成的，x~I：Lz種冷壓縮量變形量發現，1％的壓縮量能有效減小鍛件表面的拉應力，并使鍛件殘余應力整體較??；3％的壓縮量不但能消除鍛件表面的拉應力，還能使鍛件殘留有有益的壓應力；5％的壓縮量雖然消除了鍛件表面的拉應力，但由于摩擦等效應又會在鍛件局部出現較大的拉應力。