專利名稱：提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬及合金的制備和熱處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性基本不變的高效和低成本新型熱加工方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代交通工具對(duì)減重的要求越來越高，鋁合金作為重要的結(jié)構(gòu)材料在汽車、高鐵和航空工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。目前在交通工具上應(yīng)用的高端鋁合金材料，如擠壓型材、板材和鍛件，基本屬于變形招合金，包括6X X X系、2X X X系和7X X X系等合金。這些鋁合金在鑄造后會(huì)在一定的溫度下進(jìn)行鑄錠的均勻化處理，然后進(jìn)行熱變形和冷變形。經(jīng)過變形后，工廠會(huì)對(duì)這些合金進(jìn)行固溶處理和淬火，然后進(jìn)行時(shí)效處理以獲得較高的強(qiáng)度，這就是鋁合金熱處理方法中典型的T6處理。如果在熱變形后直接快速冷卻然后進(jìn)行時(shí)效處理，這種方法一般稱為T5熱處理方法。例如國(guó)內(nèi)公開號(hào)為CN102337429A的發(fā)明專利“高強(qiáng)度Al-Mg-S1-Cu合金及其制備方法”，授權(quán)專利號(hào)為ZL 200910043311. 5的發(fā)明專利“提高6X XX系鋁合 金薄板加工成形性與烘烤硬化性能的熱處理方法”，授權(quán)專利號(hào)為ZL 200910212938. 9的發(fā)明專利“高強(qiáng)、高斷裂韌性的2X X X系鋁合金及其加工方法”以及2007年公布的專利號(hào)WO 2007/144186和2012年公布的專利號(hào)W02012/080592等與變形鋁合金加工相關(guān)的發(fā)明專利中，具體實(shí)施的鋁合金熱加工方法流程均符合上面的描述。經(jīng)過熱處理的鋁合金中形成了大量的納米尺度的硬化顆粒，從而使鋁合金得以強(qiáng)化，這就是鋁合金材料的主要強(qiáng)化機(jī)制——析出強(qiáng)化。對(duì)于一種成分固定的變形鋁合金，其力學(xué)性能主要由其經(jīng)歷的熱加工方法決定，如加工變形量和熱處理溫度等。然而傳統(tǒng)的熱加工方法存在不少問題，首先冷變形后產(chǎn)品最終形狀固定，此后再進(jìn)行高溫退火和淬火特別是水淬時(shí)樣件表面溫度不均引起熱應(yīng)力，這會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生變形甚至開裂。這種現(xiàn)象造成鋁合金產(chǎn)品的成品率和質(zhì)量降低，制造成本升高。另外對(duì)于6X X X系鋁合金，水淬后室溫停放階段發(fā)生的自然時(shí)效對(duì)后續(xù)人工時(shí)效的硬化潛力有非常不利的影響。更為重要的是傳統(tǒng)方法制備的鋁合金跟鋼材等其他金屬結(jié)構(gòu)材料相比強(qiáng)度仍然偏低，這也阻礙了鋁合金作為一種輕量化材料的應(yīng)用范圍。目前用于提高鋁合金強(qiáng)度的方法主要包括添加更多合金元素和晶粒細(xì)化。添加更多的合金元素主要可以使合金在時(shí)效處理階段能夠形成更多的析出相，從而使鋁合金強(qiáng)度提高。但是添加更多的合金元素不僅會(huì)使制造成本升高，也會(huì)使鑄造和加工成型難度增大。晶粒細(xì)化主要是通過大塑性變形獲得的，如等徑角擠壓(ECAP)，高壓扭轉(zhuǎn)(HPT)，深冷軋制(Cryo-rolling)和動(dòng)態(tài)塑性變形(DB))等。通過這些大塑性變形方法制備的合金雖然因?yàn)榫Я５玫搅思?xì)化而強(qiáng)度提升，但相比傳統(tǒng)T6和T5處理其塑性大幅度降低甚至沒有明顯的室溫塑性。另外鋁合金在用大塑性變形方法制備過程中會(huì)因?yàn)榫植繎?yīng)變失穩(wěn)而引入微孔等缺陷，這些缺陷對(duì)其疲勞壽命和服役安全造成了很大威脅。更為重要的是上述大塑性變形方法只能制備小樣件，難以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，而且制造方法復(fù)雜，對(duì)設(shè)備性能要求高。正因?yàn)橐陨弦蛩卮笏苄宰冃畏椒壳叭匀浑y以用于高性能鋁合金的工業(yè)化生產(chǎn)。綜上所述，開發(fā)能夠提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性且可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的低成本熱加工方法，對(duì)改善變形鋁合金的力學(xué)性能并拓展其使用范圍非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的新型熱加工方法，該方法不僅可以用于大規(guī)模生產(chǎn)高強(qiáng)鋁合金，而且相比現(xiàn)有的熱加工方法制造成本不會(huì)升高。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。一種提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，該方法先將鋁合金進(jìn)行鑄造形成鑄錠、再將鑄錠進(jìn)行均勻化處理和熱變形處理后形成板材；將所述熱變形處理之后的板材依次進(jìn)行固溶和淬火處理、自然時(shí)效處理、冷變形處理和人工時(shí)效處理；
所述固溶和淬火處理是將所述板材在450°C _600°C的溫度下固溶處理10min-2h，然后淬火，得淬火后的板材；
所述自然時(shí)效處理是將淬火后的板材在20°C -25V的溫度下放置O. 5h-400h,得自然時(shí)效處理后的板材；
所述冷變形處理是將所述自然時(shí)效處理后的板材冷軋成O. 5mm-2mm厚度的薄板；
所述人工時(shí)效處理是將所述薄板置于70°C -200°C的溫度下，直到薄板硬度達(dá)到峰值時(shí)停止人工時(shí)效處理。所述鋁合金優(yōu)選為6千系鋁合金、7千系鋁合金或2千系鋁合金。所述鋁合金為6千系鋁合金時(shí)，優(yōu)選的處理方案是所述固溶和淬火處理是將所述板材在540°C _560°C的溫度下固溶處理10min-40 min ;所述自然時(shí)效處理是在200C _25°C的溫度下放置O. 5h-336h ;所述人工時(shí)效處理是將所述薄板在120°C _180°C的溫度下處理O. 5h-200h。所述鋁合金為2千系鋁合金時(shí)，優(yōu)選的處理方案是所述固溶和淬火處理是將所述板材在500°C _540°C的溫度下固溶處理10min-40 min ;所述自然時(shí)效處理是在200C _25°C的溫度下放置O. 5h-336h ;所述人工時(shí)效處理是將所述薄板在120°C _180°C的溫度下處理lh-100h。所述鋁合金為7千系鋁合金時(shí)，優(yōu)選的處理方案是所述固溶和淬火處理是將所述板材在450°C _470°C的溫度下固溶處理lh-2h ;所述自然時(shí)效處理是在20°C -25°C的溫度下放置24h-168h ;所述人工時(shí)效處理是將所述薄板在70°C -100°C的溫度下處理20h-60h。6、根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，其特征是，所述均勻化處理是將鑄錠在450°C _550°C的溫度下處理20h-25h。下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說明
本發(fā)明的原理是
本發(fā)明提供的熱加工方法路徑相比傳統(tǒng)的方法路徑雖然只是調(diào)整了工藝順序(見附圖1和2)，不用增加任何設(shè)備和工序，但是本發(fā)明制備材料的物理強(qiáng)化機(jī)制與傳統(tǒng)方法差別很大。傳統(tǒng)的熱加工方法制備的合金主要是靠析出相來強(qiáng)化的。淬火后進(jìn)行時(shí)效處理，過飽和固溶體會(huì)發(fā)生分解，析出相均勻形核并隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)逐漸長(zhǎng)大。對(duì)于傳統(tǒng)的熱加工方法，主要是通過時(shí)效處理調(diào)控硬化納米顆粒的析出來提高鋁合金強(qiáng)度和改善其力學(xué)性能。一般情況下細(xì)小而彌散的析出相對(duì)提高合金的強(qiáng)度有利。本發(fā)明的工藝方法，冷變形前的時(shí)效處理和冷變形后的時(shí)效處理是影響本發(fā)明技術(shù)制備的鋁合金性能的重要因素。淬火后的室溫停放階段，鋁合金一般會(huì)發(fā)生自然時(shí)效，鋁基體內(nèi)會(huì)形成尺寸只有數(shù)十個(gè)原子大小的團(tuán)簇。自然時(shí)效時(shí)間不同，鋁合金基體內(nèi)形成的自然時(shí)效團(tuán)簇的尺寸、成分和數(shù)量都會(huì)發(fā)生變化。這些自然時(shí)效團(tuán)簇和殘留的淬火空位會(huì)影響鋁合金在冷變形(如冷軋)后的形變結(jié)構(gòu)，比如位錯(cuò)密度、位錯(cuò)形態(tài)和亞胞大小等。冷變形后進(jìn)行時(shí)效處理，形變結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生豐富的顯微結(jié)構(gòu)演變。在后面的時(shí)效處理過程中，鋁合金內(nèi)部不僅會(huì)發(fā)生各種缺陷(比如位錯(cuò))誘導(dǎo)的析出，形變結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶。析出，回復(fù)和再結(jié)晶會(huì)相互影響并共同決定鋁合金最終的顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能。因此冷變形前鋁合金中合金元素的聚集狀態(tài)以及變形后的時(shí)效處理是獲得強(qiáng)度和塑性良好結(jié)合的關(guān)鍵。合金元素的聚集狀態(tài)影響冷變形過程中位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的交互作用，從而使變形后鋁合金的形變結(jié)構(gòu)存在差異。如果后續(xù)的時(shí)效處理溫度過低(低于60°C)則會(huì)阻礙位錯(cuò)等缺陷的退化，這樣鋁合金會(huì)保持形變狀態(tài)下的低延伸率狀態(tài)。但是如果溫度過高(高于200°C)，形變結(jié)構(gòu)會(huì)急劇地回復(fù)和再結(jié)晶，析出物也會(huì)迅速粗化，這樣就達(dá)不到提高鋁合金強(qiáng)度的目的了。發(fā)明人系統(tǒng)研究了鋁合金中合金元素的聚集狀態(tài)(固溶淬火態(tài)，自然時(shí)效團(tuán)簇或析出相)對(duì)冷變形后形變結(jié)構(gòu)的影響，并探究了這些形變結(jié)構(gòu)在后續(xù)時(shí)效處理時(shí)的響應(yīng)情況。通過本發(fā)明方法處理的鋁合金強(qiáng)度有不同程度的提高，恰當(dāng)?shù)暮罄m(xù)時(shí)效處理還可以獲得與傳統(tǒng)T6或T5處理鋁合金相當(dāng)?shù)臄嗪笱由炻?。針?duì)不同的變形鋁合金，選擇合適的變形前狀態(tài)和后續(xù)時(shí)效處理方法才能獲得強(qiáng)度和塑性的最優(yōu)結(jié)合。值得注意的是本發(fā)明方法中提到的冷變形會(huì)隨著合金中元素總含量的升高而難度增大，因此對(duì)于合金元素總含量高的7X X X系合金和部分2X X X系合金(比如2024和7075，合金元素含量非常高；高強(qiáng)鋁合金的含量指其合`金元素超過5%. wt)，可以在前面提到的固溶處理、淬火和室溫停放可以放在熱變形前，熱變形后直接進(jìn)行后續(xù)的時(shí)效處理。另外，更進(jìn)一步提供另一種技術(shù)方案上述鋁合金也可以在淬火后進(jìn)行人工時(shí)效處理，然后再進(jìn)行自然時(shí)效處理(室溫停放)和冷變形處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于1、本發(fā)明通過調(diào)控冷變形前鋁合金中合金元素的聚集狀態(tài)并選擇合適的后續(xù)時(shí)效處理方法，可以有效地控制形變結(jié)構(gòu)中合金元素的析出以及缺陷的退化，不僅可以獲得比傳統(tǒng)熱加工方法處理的鋁合金更高的強(qiáng)度(提高20%-60% ；)，同時(shí)還可以保持良好的塑性。2、本發(fā)明的新型熱加工方法方案可以在現(xiàn)有的變形鋁合金生產(chǎn)裝備中進(jìn)行，不需增加新的熱加工裝備；沒有增加新的工序而且不同熱加工工序之間可停留時(shí)間長(zhǎng)，符合工廠實(shí)際情況便于實(shí)際操作，且熱處理溫度有較寬窗口，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以節(jié)省能源和設(shè)備投資。3、本發(fā)明提供的方法在產(chǎn)品最終形狀固定后(即冷變形后)，不需要再進(jìn)行淬火，這樣可以避免淬火特別是水淬時(shí)樣件表面溫度不均引起的熱應(yīng)力造成的產(chǎn)品變形甚至開裂，有助于提高變形鋁合金產(chǎn)品的成品率和質(zhì)量，降低制造成本。4、本發(fā)明提供的技術(shù)所加工制造的鋁合金強(qiáng)度可以大幅提高并同時(shí)具有可觀的塑性，可以使中等強(qiáng)度的6X X X系合金具有傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋁合金2X X X系甚至7XXX系的強(qiáng)度，這不僅可以拓寬低成本的6X X X系鋁合金的使用范圍，還可以提升鋁合金相對(duì)傳統(tǒng)金屬材料的優(yōu)勢(shì)。5、本發(fā)明方法需要的后續(xù)時(shí)效處理溫度相比傳統(tǒng)T6或T5處理的溫度更低(降低了 30°C _50°C)，時(shí)間更短(相同處理溫度下縮短了 20小時(shí)左右)，有利于降低能耗，節(jié)約成本。


圖1是本發(fā)明的熱加工方法簡(jiǎn) 圖2是傳統(tǒng)變形鋁合金的熱加工方法簡(jiǎn) 圖3是實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例1的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
圖4是實(shí)施例6與實(shí)施例9和對(duì)比實(shí)施例2的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
圖5是實(shí)施例10-12和對(duì)比實(shí)施例3的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
圖6是實(shí)施例14-15和對(duì)比實(shí)施例4的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明熱加工方法進(jìn)一步闡釋并進(jìn)行數(shù)據(jù)說明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。

為便于對(duì)比，實(shí)施例所用變形鋁合金種類分別為AA6061 (Al-Mg-Si)，AA6013(Al-Mg-S1-Cu)，AA2618 (Al-Cu-Mg)和 AA7N01 (Al-Zn-Mg)。這四種合金的具體化學(xué)成分分別是MgO. 75 wt. %, SiO. 75 wt. %, Mn O. 15 wt. %, Cr O. 15 wt. %, Ti O. 02 wt. %, Fe0. 20 wt. %，其余為鋁；Mg1. 0 wt. %，SiO. 5 wt. %，Cu 0. 8 wt. %，Mn 0. 15 wt. %，Cr 0. 15wt. %, Ti 0. 02 wt. %, Fe 0. 20 wt. %，其余為鋁；Mgl. 43 wt. %, Si 0. 63 wt. %, Cu 2. 31wt. %, Mn 0. 15 wt. %, Cr 0. 15 wt. %, Ti 0. 02 wt. %, Fe 0. 20 wt.%，其余為鋁；Mgl. 53wt. %，Si 0.03 wt. %，Zn4. 51 wt. %，Mn 0.15 wt. %，Cr 0.15 wt. %，Ti 0.02 wt. %，F(xiàn)e
0.20 wt.%，其余為鋁。對(duì)比實(shí)施例也采用上述四種變形鋁合金，具體方法采用傳統(tǒng)的熱加工方法。合金硬度測(cè)試在HXD-1000T型Vickers硬度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)載荷為4.9N,持續(xù)時(shí)間為10 S。顯微硬度測(cè)試均重復(fù)3次以上，因此顯微硬度值是大量實(shí)驗(yàn)的平均值。拉伸試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)為GB228-87。對(duì)比實(shí)施例1
AA6061鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱車U間歇性退火并最后冷軋成Imm厚的薄板。薄板在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進(jìn)行180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到合金峰值時(shí)效的時(shí)間為lh，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。對(duì)比實(shí)施例2
AA6013鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱車U間歇性退火并最后冷軋成Imm厚的薄板。薄板在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進(jìn)行180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到合金峰值時(shí)效的時(shí)間為24小時(shí)，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。對(duì)比實(shí)施例3
AA2618鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中520°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱車U間歇性退火并最后冷軋成Imm厚的薄板。薄板在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行540°C X30min固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進(jìn)行180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到合金峰值時(shí)效的時(shí)間為15小時(shí)，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。對(duì)比實(shí)施例4
AA7N01鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中450°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱車U間歇性退火并最后冷軋成2_厚的薄板。薄板在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行470°C X2 h固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進(jìn)行120°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值硬度的時(shí)效時(shí)間分別為48h，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例1
AA6061鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X 30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放30分鐘后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是120h，12h，Ih和30min，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。

實(shí)施例2
AA6061鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X 30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C-25°C)停放I天后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是120h，12h，Ih和lOmin，，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例3
AA6061鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C-25°C)停放2周后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是120h，IOh, Ih和IOmin然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，120°C時(shí)效處理達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)間為8h，150°C為lh。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例4
AA6061鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C )停放4周后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是82h，4h，Ih和IOmin通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例5
AA6013鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中·進(jìn)行560°C X 30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放30分鐘后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是192h，300h，18h和lh，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例6
AA6013鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X 30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C-25°C)停放I天后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是192h，120h, 12h和lh，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。120°C時(shí)效處理達(dá)到峰值硬度時(shí)間為120h，150°C為12h，180°C為lh。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例7
AA6013鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放2周后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C，120°C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是192h，300h，IOh和lh，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例8
AA6013鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫停放4周后經(jīng)多道次最后冷軋成1_厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70V，1200C，150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是120h，300h, 18h和lh，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例9
AA6013鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中550°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行560°C X30min固溶處理和水淬，隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行180°C時(shí)效處理，處理時(shí)間為lOmin，處理后的板材經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行120°C和150°C不同時(shí)間的時(shí)效處理,通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是120h和16h，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例10
AA2618鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中520°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行540 V X 30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放30分鐘后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行120°C和150°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是74h和16h，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。120°C時(shí)效處理達(dá)到峰值硬度的時(shí)間為74h。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例11
AA2618鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中520°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行540°C X30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C-25°C)停放I天后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行120°C和150°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是IOOh和66h，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。120°C時(shí)效處理達(dá)到峰值 硬度的時(shí)間為100h。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2。。。實(shí)施例12
AA2618鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中520°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行540°C X30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放I周后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行120°C和150°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是IOOh和72h，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。120°C時(shí)效處理達(dá)到峰值硬度的時(shí)間為100h。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2。。。實(shí)施例13
AA2618鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中520°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行540°C X 30min固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放2周后經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行120°C、150°C和180°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是120h，42h和lh，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。實(shí)施例14
AA7N01鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中450°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行470°C X 2h固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C-25°C)停放I天后經(jīng)多道次最后冷軋成2mm厚的板材。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行700C和90°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是55h和24h，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。
實(shí)施例15
AA7N01鋁合金鑄錠在循環(huán)空氣電阻爐中450°C X24h均勻化處理后，切頭銑面，經(jīng)熱軋成5mm厚的板材后在空氣循環(huán)電阻爐中進(jìn)行470°C X 2h固溶處理和水淬。然后把板材在室溫(例如20°C -25°C)停放I周后經(jīng)多道次最后冷軋成2mm厚的板材。隨后在油浴爐中對(duì)板材進(jìn)行70°C和90°C不同時(shí)間的時(shí)效處理，達(dá)到峰值的時(shí)間分別是55h和24h，通過硬度測(cè)試找到各個(gè)合金峰值時(shí)效的時(shí)間，然后對(duì)峰值時(shí)效態(tài)的鋁合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。人工時(shí)效在油浴爐中進(jìn)行，控溫精度在±2°C。表1對(duì)比實(shí)施例1和實(shí)施例1-4的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，該方法先將鋁合金進(jìn)行鑄造形成鑄錠、再將鑄錠進(jìn)行均勻化處理和熱變形處理后形成板材；其特征是，將所述熱變形處理之后的板材依次進(jìn)行固溶和淬火處理、自然時(shí)效處理、冷變形處理和人工時(shí)效處理； 所述固溶和淬火處理是將所述板材在450°C -600°C的溫度下固溶處理10min-2h，然后淬火，得淬火后的板材； 所述自然時(shí)效處理是將淬火后的板材在20°C -25°C的溫度下放置0. 5h-400h,得自然時(shí)效處理后的板材； 所述冷變形處理是將所述自然時(shí)效處理后的板材冷軋成0. 5mm-2mm厚度的薄板； 所述人工時(shí)效處理是將所述薄板置于70°C -200°C的溫度下，直到薄板硬度達(dá)到峰值時(shí)停止人工時(shí)效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，其特征是，所述鋁合金為6千系鋁合金、7千系鋁合金或2千系鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，其特征是，所述鋁合金為6千系鋁合金時(shí)，所述固溶和淬火處理是將所述板材在540°C _560°C的溫度下固溶處理10min-40 min ;所述自然時(shí)效處理是在20°C _25°C的溫度下放置0. 5h_336h ;所述人工時(shí)效處理是將所述薄板在120°C _180°C的溫度下處理0. 5h-200h。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，其特征是，所述鋁合金為2千系鋁合金時(shí)，所述固溶和淬火處理是將所述板材在500°C _540°C的溫度下固溶處理10min-40 min ;所述自然時(shí)效處理是在20°C _25°C的溫度下放置0. 5h_336h ;所述人工時(shí)效處理是將所述薄板在120°C _180°C的溫度下處理lh-100h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，其特征是，所述鋁合金為7千系鋁合金時(shí)，所述固溶和淬火處理是將所述板材在450°C _470°C的溫度下固溶處理lh-2h ;所述自然時(shí)效處理是在20°C -25°C的溫度下放置24h-168h ;所述人工時(shí)效處理是將所述薄板在70°C _100°C的溫度下處理20h-60h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，其特征是，所述均勻化處理是將鑄錠在450°C _550°C的溫度下處理20h-25h。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬及合金的制備和熱處理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種提高變形鋁合金強(qiáng)度并保持其塑性的熱加工方法，該方法先將鋁合金進(jìn)行鑄造形成鑄錠、再將鑄錠進(jìn)行均勻化處理和熱變形處理后形成板材；將所述熱變形處理之后的板材依次進(jìn)行固溶和淬火處理、自然時(shí)效處理、冷變形處理和人工時(shí)效處理。該方法不僅可以用于大規(guī)模生產(chǎn)高強(qiáng)鋁合金，而且相比現(xiàn)有的熱加工方法制造成本不會(huì)升高。
文檔編號(hào)C22F1/04GK103045974SQ201310007350
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者陳江華, 劉春輝, 李祥亮, 王時(shí)豪, 伍翠蘭 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)