一種提高a356鋁合金拉伸性能的處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金是一種較年輕的金屬材料，在20世紀(jì)初才開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn) 期間，鋁材主要用于制造軍用飛機(jī)。戰(zhàn)后，由于軍事工業(yè)對(duì)鋁材的需求量驟減，鋁工業(yè)界便 著手開(kāi)發(fā)民用鋁合金，使其應(yīng)用范圍由航空工業(yè)擴(kuò)展到建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、 電力和電子工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)和石油化工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，應(yīng)用到人們的日常生活當(dāng)中。 現(xiàn)在，鋁材的用量之多，范圍之廣，僅次于鋼鐵，成為第二大金屬材料。
[0003] 1、高強(qiáng)度鑄造鋁合金和變形鋁合金 一般鑄造錯(cuò)合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4個(gè)系列，其中以AlCu系和AlZn系鋁合金的強(qiáng)度最高，但多數(shù)在200Mpa~300Mpa之間，高于400Mpa的只有AlCu系的 少數(shù)幾個(gè)牌號(hào)，但因采用精鋁基體且加入貴重元素，制造成本很高;AlZn系鑄造合金的耐 熱性能很差。因此，一般鑄造鋁合金與變形鋁合金相比因強(qiáng)韌性稍遜使其應(yīng)用范圍受到較 大的限制。許多重要用途如特種重載車(chē)負(fù)重輪、航空用鋁合金等多采用變形鋁合金，而不是 鑄造鋁合金。變形鋁合金通過(guò)擠壓、乳制、鍛造等手段減少了缺陷，細(xì)化了晶粒，提高了致密 度，因而具有很高的強(qiáng)度、優(yōu)良的韌性以及良好的使用性能。但是，對(duì)設(shè)備和工裝模具要求 高，工序多，因此變形鋁合金生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本很高。與變形鋁合金相比，鑄造鋁合金具有價(jià) 格低廉、組織各向同性、可以獲得特殊的組織、易于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件、可以小批量生產(chǎn) 也可以大批量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)出能夠替代部分變形鋁合金的高強(qiáng)韌鑄造鋁合 金材料及其鑄造成形工藝，可以達(dá)到以鑄代鍛、縮短制造周期、降低制造成本的目的，具有 重要的理論意義和重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 在高強(qiáng)韌鑄造鋁合金的發(fā)展過(guò)程中，法國(guó)于20世紀(jì)初研制成功的A-U5GT占有重 要的地位，在目前具有代表性的高強(qiáng)韌鑄造鋁合金中它的歷史最久、應(yīng)用最為廣泛。我國(guó)目 前沒(méi)有與它對(duì)應(yīng)的牌號(hào)。
[0005] 2、高溫鋁合金 高溫合金又稱耐熱高強(qiáng)合金、熱強(qiáng)合金或超合金，是在20世紀(jì)40年代隨著航空渦輪發(fā) 動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)發(fā)展起來(lái)的一種重要金屬材料，能在高溫氧化氣氛和燃?xì)飧g條件下長(zhǎng)期承受 較大的工作負(fù)荷，主要用于燃?xì)廨啓C(jī)的熱端部件，是航空航天、艦船、發(fā)電、石油化工和交通 運(yùn)輸工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。其中有些合金亦可用于生物工程作骨科和齒科材料。
[0006] 常用的高溫合金包括鎳基、鐵基和鈷基合金，能在600~1100°C高溫環(huán)境下工作； 而耐熱鋁合金則是冷戰(zhàn)期間發(fā)展起來(lái)的。耐熱高強(qiáng)鋁合金適于在400°C以下的熱環(huán)境中長(zhǎng) 期承受較大的工作載荷，在航空航天、重工機(jī)械等領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。除航空渦輪發(fā) 動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等直接與高溫燃?xì)饨佑|的部件之外，其余高溫高壓強(qiáng)動(dòng)力部件均可采用耐 熱商強(qiáng)錯(cuò)合金鑄造。
[0007] 由于鋁合金比較容易加工，隨著加工技術(shù)水平的提高，在強(qiáng)度滿足要求的情況下， 人們?cè)絹?lái)越多地采用變形鋁合金替代鑄造鋁合金。因此耐熱高強(qiáng)鋁合金又分為鑄造用合金 和變形用合金兩大類(lèi)。
[0008] 而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展中具有廣泛用途和極光明前景的耐熱高 強(qiáng)變形鋁合金，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)較少，已知的2219、2A02、2A04、2A06、2A10、2A11、2A12、 2A14、2A16、2A17、2A50、2A70、2A80等2XXX系變形鋁合金及7A04等7XXX系變形鋁合金，在 250°C以上溫度下強(qiáng)度多數(shù)小于100Mpa，而其主要合金元素除Cu、Mn外，都是以Si、Mg、Zn 作為主微合金化元素，而不添加這幾種元素、且250°C以上溫度下強(qiáng)度在150Mpa以上的耐 熱高強(qiáng)變形鋁合金材料未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
[0009] 3、鋁合金的變質(zhì)處理 熔體的高質(zhì)化處理是鋁合金熔煉的核心環(huán)節(jié)和追求目標(biāo)，同時(shí)是獲得優(yōu)質(zhì)鋁合金材料 的基礎(chǔ)和前提。高質(zhì)化處理主要包括兩個(gè)方面：一是純凈化，二是結(jié)構(gòu)單元細(xì)化及均勻化。 前者主要是采取把雜質(zhì)固態(tài)化濾除和"以氣除氣"的方法降低熔體雜質(zhì)和氫含量，工藝過(guò)程 會(huì)產(chǎn)生廢渣和廢氣；后者通常稱為變質(zhì)處理，是以添加劑或機(jī)械、物理方法使構(gòu)成鋁合金熔 體及固溶體的基本單元一結(jié)晶體一的尺寸變得盡可能小、分布盡可能均勻，因添加劑進(jìn)入 合金熔體，成為合金的有效成份，因而過(guò)程中不產(chǎn)生廢渣和廢氣。變質(zhì)處理特別是使用高效 變質(zhì)劑是調(diào)整鋁合金鑄態(tài)組織的根本手段。而合金的制備工藝對(duì)合金性質(zhì)有著重大影響， 然后現(xiàn)在技術(shù)在制備合金時(shí)，得到的合金性質(zhì)都不盡如人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，以 提高A356鋁合金的性能。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，成分質(zhì)量百分 數(shù)：Si:7· 2%，Mg:0· 39%，F(xiàn)e:0· 09%，Ti:0· 13%，Sr:小于 500*10-6,其余為A1，鑄造A356 鋁 合金通過(guò)消失模澆注成型，澆注溫度為700e;鑄造前，在680e對(duì)熔化金屬液脫氣30min， 對(duì)鑄造后的A356鋁合金進(jìn)行T6熱處理即可。
[0012] 所述的Τ6熱處理為：538e固溶處理5h，70e熱水淬火+自然時(shí)效lh+160e人工時(shí) 效4h。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明合金的屈服強(qiáng)度大約為金屬模鑄A356-T6合金的1. 13 倍；但伸長(zhǎng)率卻低，D=1116%，為金屬模鑄A356-T6合金伸長(zhǎng)率的23%。由于試樣的伸長(zhǎng)率和 斷面收縮率都很低，因此即使試驗(yàn)的屈服強(qiáng)度很高，抗拉強(qiáng)度也會(huì)較低，試驗(yàn)測(cè)定的抗拉 強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度的1106倍，低于其它試驗(yàn)結(jié)果，比如金屬模鑄A356-T6合金的為1141， 砂模鑄造A356-T6合金的為1134。因此，熔煉、澆注和熱處理工藝對(duì)鑄件微觀組織影響很 大，進(jìn)而影響其力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 鑄造A356 鋁合金成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）：Si:7. 2%，Mg:0. 39%，F(xiàn)e:0. 09%，Ti:0. 13%， Sr:小于500*10 6,其余為Al。試驗(yàn)用鑄造A356鋁合金通過(guò)消失模澆注成型，澆注溫度為 700e;鑄造前，在680e對(duì)熔化金屬液脫氣30min，鑄造A356鋁合金的化學(xué)成分如表1 所示。對(duì)鑄造后的A356鋁合金進(jìn)行T6熱處理（538e固溶處理5h，70e熱水淬火+自然 時(shí)效lh+ 160e人工時(shí)效4h)。
[0015] 從鑄造A356和鑄造A356-T6合金板中切取金相試樣，先在不同粗細(xì)的金相砂紙 上磨制，然后用〇15Lm的金相液進(jìn)行拋光。將制備好的試樣置于MeF3型光學(xué)顯微鏡下觀 察合金的金相組織，并利用SISCIASV610圖像分析軟件定量測(cè)試其顯微組織特征值，比 如：枝晶胞尺寸（DendriteCe11Size,DCS)、二次枝晶臂間距（SecondaryDendriteArm Spacing，SDAS)和共晶硅粒子長(zhǎng)、寬值。根據(jù)定量金相原理的截線法近似計(jì)算DCS:DCS=L/ η( 1)式中，L為圖像中任意截線的長(zhǎng)度，η為截線所截胞界的總數(shù)或截線與共晶區(qū)域交點(diǎn) 的總數(shù)。同樣根據(jù)等式（1)來(lái)測(cè)定SDAS的特征值，但此時(shí)L為穿過(guò)二次枝晶臂任意截線 總長(zhǎng)，η為截線所截二次枝晶臂的總間隔數(shù)或二次枝晶臂個(gè)數(shù)。其它特征參數(shù)值由圖像分 析系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)得。采用線切割在鑄造Α356和Α356-Τ6合金板中切割出1mm厚的薄片，先 在不同粗細(xì)的金相砂紙磨。
[0016] 按照GB/T228) 2002標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》將A356-T6合金板制 成拉伸試樣。在室溫條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其加載速率為01008s- 1。利用引伸計(jì)測(cè)定 拉伸試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。
[0017] 力學(xué)性能分析 表1不同方式鑄造的A356合金的拉伸性能
從表1中可知，本試驗(yàn)中合金的屈服強(qiáng)度大約為金屬模鑄A356-T6合金的1. 13倍；但 伸長(zhǎng)率卻低，D=1116%，為金屬模鑄A356-T6合金伸長(zhǎng)率的23%。由于試樣的伸長(zhǎng)率和斷面 收縮率都很低，因此即使試驗(yàn)的屈服強(qiáng)度很高，抗拉強(qiáng)度也會(huì)較低，試驗(yàn)測(cè)定的抗拉強(qiáng)度 為屈服強(qiáng)度的1106倍，低于其它試驗(yàn)結(jié)果，比如金屬模鑄A356-T6合金的為1141，砂模 鑄造A356-T6合金的為1134。因此，熔煉、澆注和熱處理工藝對(duì)鑄件微觀組織影響很大， 進(jìn)而影響其力學(xué)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，其特征在于：成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：Si: 7. 2%，Mg:0. 39%，F(xiàn)e:0. 09%，Ti:0. 13%，Sr:小于 500*10 6,其余為A1，鑄造A356 鋁合金通過(guò) 消失模澆注成型，澆注溫度為700e;鑄造前，在680e對(duì)熔化金屬液脫氣30min，對(duì)鑄造 后的A356鋁合金進(jìn)行T6熱處理即可。2. 根據(jù)利要求1所述的一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，其特征在于：所述 的T6熱處理為：538e固溶處理5h，70e熱水淬火+自然時(shí)效lh+160e人工時(shí)效4h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，其特征在于：成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）：Si：7.2%，Mg：0.39%，F(xiàn)e：0.09%，Ti：0.13%，Sr：小于500*10-6，其余為Al，鑄造A356鋁合金通過(guò)消失模澆注成型,澆注溫度為700e；鑄造前,在680e對(duì)熔化金屬液脫氣30min，對(duì)鑄造后的A356鋁合金進(jìn)行T6熱處理即可。所述的T6熱處理為：538e固溶處理5h,70e熱水淬火+自然時(shí)效1h+160e人工時(shí)效4h。
【IPC分類(lèi)】C22F1/043, C22C21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105296817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410261910
【發(fā)明人】畢紗燕
【申請(qǐng)人】畢紗燕
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年6月13日