一種鋁合金形變熱處理方法與流程

2023-05-12 04:42:56 4

本發明屬於鋁合金熱處理技術領域，具體為一種鋁合金形變熱處理方法。

背景技術：

al-cu合金屬於2xxx系鋁合金，具有良好的高低溫性能、較高的比強度、良好的焊接性能及斷裂韌性，廣泛運用於航空航天領域。al-cu-mn系合金作為典型的2xxx鋁合金，其工作溫度為-250℃～300℃，是航空航天常用的結構材料，如大運載火箭焊接氧化劑槽以及超音速飛機蒙皮及結構零件等。通常情況下，在固溶處理之後、時效處理之前，對2xxx合金進行適當的冷變形可以起到調控組織和改善力學性能的效果。但實踐中發現，合金經熱處理後雖然強度得到提高，但未能很好起到提高塑性的效果。所以，針對al-cu-mn系合金，需要開發一種熱處理工藝，能夠在提高合金強度的同時也能提高塑性。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的鋁合金熱處理後雖然強度得到提高，但未能很好起到提高塑性的效果的缺陷，本發明提供一種鋁合金形變熱處理方法。

一種鋁合金形變熱處理方法，包括以下步驟：

1)、室溫預變形處理

將合金在室溫條件下進行軋制/壓縮預變形，預變形量為3％～35％，且變形量一次完成；優選的預變形量為5％、10％、20％和30％，最佳的預變形量20％，優選的，形變在液壓機或軋制機中進行；

2)、固溶處理

將預變形後的合金先在520℃～550℃保溫2～5h，然後在35℃±5℃水中淬火2min，其中淬火轉移在10s內完成；優選的，合金在535℃保溫3h；

3)時效處理

將鋁合金放入電熱恆溫鼓風乾燥箱中176～184℃溫度下時效處理8～16h，優選的，在180℃下時效處理12h，然後進行空冷。

進一步的，時效處理在固溶處理結束後1h內開始。

本發明的熱處理方法尤其適用於al-cu-mn合金；優選的，al-cu-mn合金中各組分的質量百分含量為：cu：5.85～6.8％、mn：0.20％～0.40％、si：≤0.20％、fe：≤0.30％和mg：≤0.02％，其餘al。進一步的，al-cu-mn合金中各組分的質量百分含量為：cu：6.227％、mg：0.005％、mn：0.243％、si：0.056％、zr：0.179％、fe：0.142％、mg：0.02％、zn：0.009％、ti：0.039％和v：0.087％，餘量al。

有益效果：

1、與傳統的t6熱處理相比，本發明的形變熱處理工藝將al-cu-mn合金的強度提高了7.3％，延伸率提高了35.69％，分別達到450.9mpa和17.26％；

2、本工藝採用固溶時效前引入預變形，使得粗大晶粒在經過預變形後碎化，細小彌散分布，提高了合金強度，同時由於預變形引入的位錯為θ′相形核提供了更多的有利位置，大量θ′相析出，加速了脫溶過程，脫溶過程中θ′相粒子粗化，提高了塑性性能。相比於固溶後時效前引入預變形，塑性性能得到很大提升。

具體實施方式

實施例1

一種鋁合金形變熱處理方法，包括以下步驟：

1)、室溫預變形處理

將合金在室溫條件下進行軋制預變形，預變形量為3％、變形量一次完成；

2)、固溶處理

將預變形後的合金先在520℃保溫5h，然後在30℃水中淬火2min，其中淬火轉移在10s內完成；

3)時效處理

將鋁合金放入電熱恆溫鼓風乾燥箱中176℃下時效處理16h，固時效處理在固溶處理結束後1h內開始，然後進行空冷。

實施例2

一種鋁合金形變熱處理方法，包括以下步驟：

1)、室溫預變形處理

將合金在室溫條件下進行壓縮預變形35％，變形量一次完成；

2)、固溶處理

將預變形後的合金先在550℃保溫2h，然後在40℃水中淬火2min，其中淬火轉移在10s內完成；

3)時效處理

將鋁合金放入電熱恆溫鼓風乾燥箱中184℃下時效處理8h，然後進行空冷。固時效處理在固溶處理結束後1h內開始。

實施例3

實驗所用為al-cu-mn合金板材，其成分及質量百分含量為：6.227％cu，0.005％mg，0.243％mn，0.056％si，0.179％zr，0.142％fe，0.02％mg，0.009％zn，0.039％ti，0.087％v，餘量al。

一種鋁合金形變熱處理方法

首先1)、室溫預變形處理

將合金在室溫條件下進行軋制預變形，預變形量依次為20％，變形量一次完成；

2)、固溶處理

將預變形後的合金先在535℃保溫3h，然後在35℃水中淬火2min，其中淬火轉移在10s內完成；

3)時效處理

將鋁合金放入電熱恆溫鼓風乾燥箱中180℃下時效處理12h，空冷，固時效處理在固溶處理結束後1h內開始。

將本發明所得的合金在cmt-5205萬能試驗機以2mm/min的拉伸速度進行溫室拉伸實驗，測定其抗拉強度、屈服強度以及延伸率，與傳統t6熱處理的al-cu-mn合金進行對比，結果如下：

表1經本發明的形變熱處理後al-cu-mn合金強度及延伸率

由表1可知：與傳統的t6熱處理工藝相比，經過本發明的預變形、固溶、時效熱處理工藝後，al-cu-mn合金強度和延伸率分別提高了7.3％和35.69％，達到了450.9mpa和17.26％，力學性能更佳。