專利名稱：：改進(jìn)的鋁合金人工老化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施方案涉及以最低的能量消耗和加工準(zhǔn)備時(shí)間最優(yōu)化非等顯AX老化方案來獲得目標(biāo)材料性能的方法。
背景技術(shù)：
：熱處理，特別是老化(或沉淀)硬化是獲得工程材料如鑄造鋁合金A356/357或類似材料所期望的強(qiáng)度的重要步驟。通過老化硬化來強(qiáng)化可適用于其中至少一種合金元素的固溶度隨溫度降低而降低的合金。一些鍛造和鑄造鋁合金是可老化硬化的，例如6xxx、7xxx、3xx或者類似的合金。本發(fā)明擴(kuò)展到通過不同的制造方法，包括但不限于鍛造、鑄造和粉末冶金制得的所有這樣的鋁合金?？衫匣不X合金的常規(guī)熱處理方法通常包括三個(gè)階段(l)產(chǎn)品或構(gòu)件在相對(duì)高溫下的溶液處理，所述相對(duì)高溫例如僅低于合金熔點(diǎn)的纟鵬；(2)在冷介質(zhì)例如室溫或設(shè)計(jì)、離的水中快速冷卻(或淬火)；和(3)通過在室溫(自然老化)或中間溫度(人工老化)保持一段時(shí)間來使材料老化。溶液處理用于三個(gè)主要目的(l)溶角祐后期將會(huì)導(dǎo)致老化硬化的元素；(2)球化不溶解的組分；(3)均化材料中溶質(zhì)的濃度。淬火用于保持溶質(zhì)元素在過飽和固溶恢SSS)中，并且也用于產(chǎn)生增強(qiáng)沉淀物的擴(kuò)散和分散的過飽和的空位。為了使合金的強(qiáng)度最大化，所有強(qiáng)化相在淬火過程中應(yīng)避免沉淀。老化(無論自然或AX的)弓胞強(qiáng)化沉淀物的可控分散。圖1顯示了A356鑄造鋁合金的典型熱處理循環(huán)。在實(shí)踐中，鋁構(gòu)件如鑄造鋁產(chǎn)品(氣缸體和氣缸蓋(engineblocksandcylinderheads))通常具有從幾個(gè)毫米變化到幾個(gè)厘米的不同的壁厚。由于常規(guī)的等溫老化方法，這導(dǎo)致鋁產(chǎn)品的薄斷面和厚斷面之間的溫度分布和屈服強(qiáng)度不一致。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明中，根據(jù)沉淀強(qiáng)化及計(jì)算熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)己改進(jìn)了非等溫老化方法。老化溫度隨時(shí)間變化，從而可以控制并最優(yōu)化沉淀物的伴隨成核、生長(zhǎng)和粗化。采用非等溫老化方案，可以用最短的時(shí)間和最小的能量來獲得鋁合金所期望的屈服S鵬。同樣，在老化過程中M改變加掛冷卻方案，可以沿著齡構(gòu)件獲得均一的屈服強(qiáng)度。更高的屈服纟賊可以在改進(jìn)的(非等溫)老化方法中以最小的老化時(shí)間和能量輸入來獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供用于鋁合金非等溫老化的方法。該方法包括以下步驟將鋁合金以第一斜升速與ramp-叩rate)加熱至l腕淀固溶相線值下的最大溫度，以足以產(chǎn)生最大數(shù)量的主沉淀物的第一冷卻速率冷卻所述合金，以第二冷卻速率冷卻，直至達(dá)到其中主沉淀物的生頓率等于或基本上為零時(shí)的最低溫度，和將合金以第二斜升速率加熱到足以產(chǎn)生最大數(shù)量的次生沉淀物的鵬。本發(fā)明實(shí)施方案提供的這些和附加的特征ffl31以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將得至哽充分的理解。本發(fā)明的具體實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)可以獲得最好的理解。附圖包括圖l(現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)等溫老化方法的示意圖；圖2是鑄造鋁合敘A356/A357)在17(TC老化時(shí)的老化響應(yīng)示意圖。圖3是常規(guī)等溫老化方法與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的非等溫老化方法的一個(gè)實(shí)施方案的老化循環(huán)比較示意圖。圖4是常規(guī)等溫老化方法與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的非等溫老化方法的兩個(gè)實(shí)施方案的老化循環(huán)比較示意圖。附圖中闡述的實(shí)施方案實(shí)際上是舉例說明，并不局限于本發(fā)明的權(quán)禾腰求所限定的范圍。此外，附圖和本發(fā)明的各M寺征通過以下詳細(xì)的描述可以得到更清楚的理解。具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及對(duì)給定合金(在基體中含有給定量的硬化元素)通過非等溫老化用最小的能量和最少的時(shí)間來獲得最大的沉淀硬化。最大的老化硬化通過產(chǎn)生理想的沉淀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該沉淀結(jié)構(gòu)包括具有最優(yōu)化尺寸、形狀和間距的均勻分布的沉淀物。所述尺寸、形狀和間距是老化溫度、時(shí)間和在任意給定的老化時(shí)間和溫度的硬化元素濃度的函數(shù)。鑄造鋁合金所期望的抗拉性能包括屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度。極限抗拉強(qiáng)度不是獨(dú)立變量，其隨著屈服強(qiáng)度和韌性變化。最大化屈服強(qiáng)度高度依賴于沉淀硬化。本發(fā)明的非等溫老化方法涉及用最小的能量和最短的老化時(shí)間來獲得最大的屈服強(qiáng)度，同時(shí)也涉及獲得跨越整個(gè)鋁合金構(gòu)件或產(chǎn)品的更均勻的屈S艮強(qiáng)度分布。為了獲得這些性能，本發(fā)明人設(shè)計(jì)了一個(gè)模型，其中鋁合金的老化硬化過程包括GuinierPreston(GP)區(qū)、相關(guān)和不相關(guān)的沉淀物的形成，而所述形成是與沉淀物的成核、生長(zhǎng)和粗化相相關(guān)的。沉淀硬化對(duì)屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)Ao"，與微見結(jié)構(gòu)(沉淀物)^4有關(guān)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中4q是平均等效圓直徑，乂是沉淀物的^f只分?jǐn)?shù)，F(xiàn)是平均尺寸沉淀物與位錯(cuò)之間的最大相互作用力，S是表示沉淀物與基體和位錯(cuò)線的皿和位置關(guān)系的微結(jié)構(gòu)變量，/是對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用的沉淀物之間的平均間距。前面提至啲微結(jié)構(gòu)變量是老化溫度、老化時(shí)間和溶質(zhì)濃度的函數(shù)。那么沉淀硬化對(duì)屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)是老化溫度、老化時(shí)間和硬化溶質(zhì)濃度的函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中4是常數(shù)，/(7:f，cj是強(qiáng)化因子，c是硬化溶質(zhì)濃度，和^是最大的可行老化亂對(duì)于鋁合金的過飽和固溶^(SSS)來說，老化硬化過程包括沉淀物的伴隨成核、生長(zhǎng)和粗化。對(duì)于給定的硬化溶質(zhì)濃度來說，伴隨成核、生長(zhǎng)和粗化僅頓驢和時(shí)間敏感。通過j柳仔細(xì)控制的非等溫老化熱鵬方案徹，如圖3所示，可以控制三^1程之間的競(jìng)爭(zhēng)從而帶來強(qiáng)度上的顯著增加。另外，鋁合金的非等溫方案徹可以被最優(yōu)化從而用最小的育^量輸入和最短的老化時(shí)間來獲得期望的屈服和抗拉強(qiáng)度。該帶有約束條件的多目標(biāo)問題可<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中五f^是育遣輸入，其是鵬和時(shí)間的函數(shù)。在本創(chuàng)新的老化方法中，老化方案(循用是由與計(jì)算熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的沉淀強(qiáng)化模型確定的。對(duì)鋁合金的過飽和固溶俠sss沐說，該模型同時(shí)模擬包括伴隨成核、生長(zhǎng)和粗化的沉淀過程。因此，它描述了沉淀物在剪切和分流之間的轉(zhuǎn)變，該轉(zhuǎn)變控制著材料在給定老化溫度下的峰值強(qiáng)度。該模型假設(shè)沉淀物以空間尺寸分布均勻地分布在微觀結(jié)構(gòu)中，并且位錯(cuò)線當(dāng)遇到滑移面時(shí)，不得不M:所有的阻礙物(沉淀物)，從而導(dǎo)致宏觀上的應(yīng)力。根據(jù)位錯(cuò)強(qiáng)化理論，合金中沉淀物帶來的強(qiáng)度增加值可以由下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(4)其中A^'是源于沉淀物剪切和分流纟艘增加；M是繊(Taylor)因子；6是柏格斯(Burgers)矢量，和/分別為沉淀物等效圓半徑(=)和位錯(cuò)線上的間距；/()是沉淀物尺寸分布；/(0是粒子間距分布；和〃)是半徑為的沉淀物的阻礙強(qiáng)度。柏格斯矢量，通常表示為6，其是代表晶格中位錯(cuò)的晶格畸變的數(shù)值和方向的矢量。對(duì)于鋁合金矢量6等于2.86xl(^m。假定溶質(zhì)濃度如上所述是常熟，只有沉淀分布的兩個(gè)長(zhǎng)度尺銜/和、)影響材料強(qiáng)度。這兩個(gè)長(zhǎng)度尺度與老化硬化過程有關(guān)，并且是老化^j^(7)和老化時(shí)間⑦的函數(shù)。因此，方程式(4)可以寫成一般形式。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>沉淀分布的兩個(gè)長(zhǎng)度尺度(/和、)可以從實(shí)驗(yàn)測(cè)量值中通過經(jīng)驗(yàn)獲得，或者通過計(jì)算熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)得到。在本發(fā)明中，該模型理論上基于基本成核和生長(zhǎng)理論。沉淀的驅(qū)動(dòng)力(每摩爾溶質(zhì)原子)用下式來計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(6)其中K軒是原子^f只(m311101—1)，尺是普適氣體常敬SJMJ/K脂1)，『愚鵬(K)，C()、Ceq和Cp分別是基體、平衡沉淀物-基體間界面和沉淀物中的以原子百分比表示的平均溶質(zhì)濃度。/Aii^的驅(qū)動(dòng)力可以推出，在給定基^^農(nóng)度為C的沉淀物的臨界半徑*為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(7)^叫平二.其中^為粒子/基體界面能。沉淀密度(每單位體積的沉淀物數(shù)量)的改變由成核速率給出。平均沉淀尺寸(半銜的演變由存在的沉淀物的生長(zhǎng)和在臨界成核半徑、*的新沉淀物的增加來聯(lián)合給出。成核速率采用標(biāo)準(zhǔn)Becker-D6nng定律來計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(8)其中iV是沉淀密度(每單位體積沉淀物的數(shù)量)，M)是每單位體積的原子數(shù)量—1/F0)，Z是澤利多維奇(Zeldovich)因刊-l/20)。沉淀物尺寸的演變由下式計(jì)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(9)其中，D為溶質(zhì)原子在翻忡的擴(kuò)散系數(shù)。在沉淀的晚期，沉淀物繼續(xù)生長(zhǎng)和粗化，然而成核速率隨著固溶體的去飽和而顯著降低。當(dāng)平均沉淀尺寸遠(yuǎn)大于臨界半徑時(shí)，只考慮生長(zhǎng)是有效的。當(dāng)平均半徑和臨界半徑相等時(shí)，滿足標(biāo)準(zhǔn)Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)定律的條件。在LSW定律中，生長(zhǎng)粒子的半徑是t，t是時(shí)間)的函數(shù)。沉淀半徑可由下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>在計(jì)算沿著位錯(cuò)線的粒子間距時(shí)進(jìn)行了一對(duì)叚定。首先，假定沿著移動(dòng)的位錯(cuò)線的沉淀數(shù)量處于穩(wěn)定狀態(tài)，遵循低障礙弓Sit的Friedel統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。在假定沉淀數(shù)量為穩(wěn)定狀態(tài)后，通過計(jì)算在滑移面上施加的分切應(yīng)力(resolvedshearstress)r下的位錯(cuò)線曲率來給出沉淀間距<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中,是沉淀物的#1只分?jǐn)?shù)，；是沉淀物的平均半徑。r是線張力(-卩jLib2，其中-是接近于l/2的參數(shù))。沉淀物體積分?jǐn)?shù)(,)可以通OT射電子顯微鏡(TEM)或Hierarchical混合控制(HybridControl)(HHC)模型來實(shí)驗(yàn)確定。在HHC模型中，沉淀的體積分?jǐn)?shù)可以由下式計(jì)算廣—AG*V(12)其中a是沉淀物的長(zhǎng)寬比，A是阿伏伽德羅常數(shù)，AG^是沉淀的臨界活化能，參數(shù)"*由下式獲得-*=4《*)2￡C0/fl4(13)其中"是沉淀的晶格參數(shù)。在計(jì)算熱力學(xué)方法中，市售鋁合金數(shù)據(jù)庫(kù)，例如Pandat⑧，被用來計(jì)算沉淀平衡，例如Al-Si-Mg合金中的p相和Al-Si-Mg-Cu合金中的財(cái)目。這些平衡相分?jǐn)?shù)或者硬化相中原子％的溶質(zhì)在電腦熱力學(xué)計(jì)算中參數(shù)化。平衡相分?jǐn)?shù)依賴于、皿和溶質(zhì)濃度，但與老化時(shí)間(yrac))無關(guān)。很多亞穩(wěn)定沉淀相如Al-Si-Mg合金中的々',以及Al-Si-Mg-Cu合金中的^'在現(xiàn)存的計(jì)算熱力學(xué)庫(kù)中不存在。只靠計(jì)算熱力學(xué)計(jì)算不能輸出亞穩(wěn)定相分?jǐn)?shù)值。在這種情況下，采用基于密度泛函的第一性原理方法(density-functionalbasedfirst-principlesmethod)來獲得一些i十算熱力學(xué)所需要的參數(shù)例如能量。密度泛函理論P(yáng)FT)是一種量子力學(xué)理論，其通常用于物理和化學(xué)領(lǐng):tl^研究多體系統(tǒng)，特別是原子、^和凝聚相的基態(tài)。DFT的主要思想是描述費(fèi)米子通過其密度而不是通過其多體波函數(shù)的相互作用系統(tǒng)。第一性原理方法也是基于量子力學(xué)的固體電子結(jié)構(gòu)理論來獲得例如能量這樣的參數(shù)，其不需要引用任何實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。亞穩(wěn)相的自由能可以由簡(jiǎn)單的線性函數(shù)形式描述ag,(t>ci+c2:t(14)其中q和Q是系數(shù)。q是在會(huì)樹零度(T^K)下亞穩(wěn)定相的生成烚。通過用從第一性原理得到的TM)K時(shí)的生成烚來代替方程式14中的未知參數(shù)q，自由能可以改寫為△g,(r)=碼(r=o尺)+c2r(l5)然后另一個(gè)未知參數(shù)c2可以簡(jiǎn)單iWl配合使液態(tài)和固態(tài)的自由獸被熔點(diǎn)相等來確定。在計(jì)算由沉淀硬化帶來的強(qiáng)度增加傲a)之后，鋁合金的屈服強(qiáng)度可以通過將其添加到材料的本征強(qiáng)度。)和固溶纟贓中來簡(jiǎn)單地計(jì)算固溶體對(duì)屈服纟艘的貢獻(xiàn)計(jì)算如下其中《是常數(shù)，c龜為不在沉淀物中的強(qiáng)化溶質(zhì)的濃度。本征強(qiáng)度("')包括各種不同的強(qiáng)化效果，例如晶粉晶胞邊界、共晶粒子(鑄造鋁合金中)、鋁合金基體以及除沉淀物中的元素外的合金元素的固溶強(qiáng)化。該老化分布可以采用變化的溫度分布來針對(duì)不同的合金進(jìn)行定制。在一個(gè)實(shí)施方案中，非等溫老化方法可以包括如下步驟以第一斜升速率加熱鋁合金到沉淀固溶相線下的最大溫度。通雌擇剛剛低于沉淀固溶相線的最大溫度，使穩(wěn)定的主沉淀核的的數(shù)量最大化。這里所用的沉淀固溶相線是均勻化的固溶1tt通過熔化等方式糊軍之前的極限溶解度。沉淀固溶相線溫度可以測(cè)量或計(jì)算得到。在A356合敘7MSi和0.4MMg)中，yT沉淀的固溶相線溫度為約280°C。第一斜^HI率可以為最大可能的加熱速率。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一斜升速率可以最高為約100°C/s。達(dá)到最高溫度之后，合金可以以足夠產(chǎn)生最大數(shù)量主沉淀物的第一冷卻速率進(jìn)行冷卻。主沉淀物可以以均勻的體積分布排列在簡(jiǎn)單或復(fù)雜形狀的構(gòu)件中。復(fù)雜形狀的構(gòu)件可以包括但不限于氣缸體或氣缸蓋。主沉淀物典型地為那些如圖2所示的在欠老化或峰老化階段生長(zhǎng)的沉淀物。第一冷卻速率可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種方程式來獲得。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一冷卻速率可以通過使用諸如如下所示的8和9的方程式來最優(yōu)化沉淀生長(zhǎng)速率,和成核速率f進(jìn)而獲得.-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>最優(yōu)化的特征在于，的最大化以及，的最小化。這些變量和方程式的最優(yōu)化可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的最優(yōu)化算法導(dǎo)出，所述算法例如電腦算法或迭代算法。隨后，合金以更快速的第二冷卻速率冷卻直到達(dá)至U其中存在的沉淀物的生長(zhǎng)速率為或接近零的最低溫度。第二冷卻速率典型地設(shè)計(jì)為在實(shí)際設(shè)備的極限內(nèi)盡可能快地降低溫度。這里考慮了計(jì)算第二冷卻速率的多種方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，最低溫度可以MM方程式8和9獲得。在最低溫度時(shí)，沉淀生^I率^fi為或接近零，因此方程式8和9中的^!1設(shè)定為零，可以解得最當(dāng)達(dá)至嘬低鵬之后，以第二斜升速率將合金加熱到足以產(chǎn)生最大數(shù)量的均勻分布的次生沉淀物的溫度。次生沉淀物可在如圖2所示的過老化期出現(xiàn)。第二斜升速率通過采用諸如8和9的方程式最優(yōu)化沉淀生微率和成核速率，同時(shí)調(diào)節(jié)由于形成主沉淀物所弓胞的組成變化來獲得。最優(yōu)化的特征在于，和—的最大化。設(shè)定第二斜，率以最小化生^g率和使盡可能多的次力A生沉淀物成核?！?037]此外，可以最優(yōu)化方程式10到15從而確?？刂谱罱K溫度和第二斜升速率來生成最高數(shù)密度的次生沉淀物。最終溫度和第二斜升速率被進(jìn)一步最優(yōu)化以獲得能量最小化和目標(biāo)強(qiáng)度，其中目標(biāo)強(qiáng)度約束幫助阻止在產(chǎn)生次生沉淀物的同時(shí)粗化主沉淀物?？捎梅匠淌?6計(jì)算的強(qiáng)度^^于沉淀粒子的數(shù)目和尺寸，以及除此之外的粒子間距緊密禾體。如圖4的實(shí)驗(yàn)1所示，本發(fā)明的實(shí)施方案也可以涉及ffiil采用單一步驟方法最優(yōu)化主沉淀物從而以較低能量獲得目標(biāo)強(qiáng)度的方法。這可以通過僅控制^4卩速率，而不利用次生沉淀物控制步驟來完成。使用，方程式4，可以計(jì)算由沉淀物A^'所帶來的最大強(qiáng)度增加值。在一個(gè)實(shí)施方案中，老化方法產(chǎn)生約250到約300MPa的拉伸強(qiáng)度，需要約750到約800°C*hr(能量指數(shù))超過5小時(shí)的能量輸入。能量指數(shù)由下式推出。假定爐子的表面積為A(m2)，爐子的壁厚為L(zhǎng)(m)。在給定時(shí)間內(nèi)通過熱傳導(dǎo)所損耗能量(輸入能量)的熱通量為其中k為爐子中壁材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)。T(t)和T辨分別為爐子和空氣的溫度。在一段時(shí)間(t)內(nèi)，育g量損耗(輸入)為其中Qz為能量指數(shù)(單位°C*hr)，其為在,老化時(shí)間內(nèi)老化溫度的積分。參看圖4和下面的表1，非等溫老化實(shí)驗(yàn)1和2與常規(guī)等溫老化循環(huán)進(jìn)行比較。為了進(jìn)行比較，常規(guī)等溫老化循環(huán)假定在170。C(或443。K)保持5.4小時(shí)。非等溫實(shí)驗(yàn)1的總老化時(shí)間為5小時(shí)。與常規(guī)等溫老化(17(TC5.4小時(shí))相比，非等溫老化實(shí)驗(yàn)2提供了斷氐的能量輸入(節(jié)省~15%),降低的老化時(shí)間，同時(shí)獲得增加了的服強(qiáng)傲增力口~10%)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>為了描述和限定本發(fā)明，應(yīng)注意在此使用術(shù)語(yǔ)"基本上"和"約"來表不可能由定量比較、數(shù)值、測(cè)量或其它表示法所帶來的內(nèi)在的不確定程度。這些術(shù)語(yǔ)在此還用，示定量表示法可能從引用的參考文獻(xiàn)發(fā)生改變而不會(huì)改變所討論主題的基本功能的程度。己詳細(xì)地并參考其具體的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)^亍了描述，顯然在不背離附加的權(quán)禾腰求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，對(duì)發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和變化是可能的。更具體地，雖然本發(fā)明的一些方面在此標(biāo)識(shí)為優(yōu)選的或特別有利的，但預(yù)期本發(fā)明不必限定于本發(fā)明的這，選方面。權(quán)利要求1.非等溫老化鋁合金的方法，其包括將鋁合金以第一斜升速率加熱到沉淀固溶相線下的最大溫度；以足以產(chǎn)生最大數(shù)量的主沉淀物的第一冷卻速率冷卻所述合金；以第二冷卻速率冷卻直至達(dá)到其中主沉淀物的生長(zhǎng)速率等于或基本上為零的最低溫度；以及將合金以第二斜升速率加熱到足以產(chǎn)生最大數(shù)量的次生沉淀物的溫度。2.權(quán)利要求1的方法，其中所勝沉淀物和次生沉淀物是均勻分布的。3.權(quán)利要求1的方法，其中所述合金為復(fù)雜微的構(gòu)件。4.權(quán)利要求3的方法，其中復(fù)雜形狀的構(gòu)件為氣缸體或氣缸蓋。5.豐又利要求1的方法，其中第一斜升速率是可達(dá)到的最大加熱速率。6.權(quán)利要求1的方法，其中第"^升速率最高為約10(TC/s。7.權(quán)利要求l的方法，其中第一冷卻速率艦l頓以下兩個(gè)方程式最優(yōu)化沉淀生長(zhǎng)速率,和成核速率，獲得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(i,1-exp(r0/)TV&、/"(C/其中iV是沉淀密度(每單位體積的沉淀物數(shù)量)，iVQ是每單位體積的原子數(shù)量H/K軒)，Z是澤利多維奇因子，,是沉淀生M率，D是擴(kuò)散常數(shù)，為沉淀物半徑(也稱為沉淀物尺寸)，"是"^"的值，c。是合金基體中以原子百分比表示的平均溶質(zhì)濃度，Qq是平衡沉淀物-基體界面中以原子百分比的平均溶質(zhì)濃度，和a是沉淀物的長(zhǎng)寬比，其中最優(yōu)化的特征在于，的最大化以及^fi力^的最小化。8.權(quán)利要求1的方法，其中第二冷卻速率是可達(dá)至啲最大冷卻速率。9.權(quán)利要求l的方法，其中由以下方程式獲得劇氏纟鵬<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中i是沉淀生長(zhǎng)速率，D是擴(kuò)散常數(shù)，為沉淀物半徑(也稱為沉淀物尺寸)，2#原子化是"^的值，Q)是合金基體中以原子百分比表示的平均溶質(zhì)濃度，Ceq是平衡沉淀物-基體界面中以原子百分比表示的平均溶質(zhì)濃度，和a是沉淀物的長(zhǎng)寬比，其中在最低^Jt時(shí)^^0。10.權(quán)利要求1的方法，其中第二斜升速率m使用下面兩個(gè)方程式，最優(yōu)化沉淀生m率和成核速率來獲得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中〃是沉淀密度(每單位體積內(nèi)的沉淀物數(shù)量)，M是每單位體積的原子數(shù)量(H/K軒)，Z是澤利多維奇因子，,是沉淀生^il率，D是擴(kuò)散常數(shù)，、為沉淀物半徑(也稱為沉淀物尺寸)，是^^的值，Cq是合金基體中以原子百分比表示的平均溶質(zhì)濃度，Ceq是平衡沉淀物-基體界面中以原子百分比的平均溶質(zhì)濃度，和a是沉淀物的長(zhǎng)寬比，其中最優(yōu)化的特征在于，和~的最大化。11.權(quán)利要求l的方法，其中由于沉淀Ac^，所述老化獲得最大拉伸強(qiáng)度增加，所述A""'根據(jù)以下方程式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中M是織因子，6是柏格斯矢量，為沉淀物半徑(也稱為沉淀物尺寸)，/為位錯(cuò)線上的間距，，J是沉淀物尺寸分布；乂/)是粒子間距分布；和F()是半徑為的沉淀物的阻礙強(qiáng)度。12.權(quán)利要求11的方法，其中/等于其中/v是沉淀物的體積分?jǐn)?shù)，是沉淀物的平均半徑，r是線張力(=pnb2，其中^是接近于1/2的參數(shù))。13.權(quán)利要求12的方法，其中14.權(quán)利要求ll的方法，其中當(dāng)平均沉淀物尺寸遠(yuǎn)大于臨界半徑*時(shí)，re由以下方程式確定15.制造鋁合金的方法，包括在低于合金^熔點(diǎn)的溫度下溶液處理該合金；淬火所述溶液處理過的合金；和根據(jù)權(quán)利要求1的方法老化該淬火后的合金。16.—種鋁合金，其通過權(quán)利要求15的方法制成。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>全文摘要本發(fā)明公開了改進(jìn)的鋁合金人工老化方法，提供了非等溫老化鋁合金方法的實(shí)施方案。該方法包括將鋁合金以第一斜升速率加熱到沉淀固溶相線值下的最大溫度，以足以獲得最大數(shù)量的主沉淀物的第一冷卻速率冷卻所述合金，以第二冷卻速率冷卻，直至達(dá)到其中主沉淀物的生長(zhǎng)速率等于或基本上為零的最低溫度，并將合金以第二斜升速率加熱到足以獲得最大數(shù)量的次生沉淀物的溫度。文檔編號(hào)C22F1/04GK101525732SQ20091013462公開日2009年9月9日申請(qǐng)日期2009年3月5日優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日發(fā)明者P·E·瓊斯,Q·王申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司