專利名稱：提高變形鋁合金強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在一定的溫度下進行鑄錠的均勻化處理，然后進行熱變形和冷變形。經(jīng)過變形后，工廠會對這些合金進行固溶處理和淬火，然后進行時效處理以獲得較高的強度，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行時效處理，這種方法一般稱為T5熱處理方法。例如國內(nèi)公開號為CN102337429A的發(fā)明專利“高強度Al-Mg-S1-Cu合金及其制備方法”，授權(quán)專利號為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)專利號為ZL 200910212938. 9的發(fā)明專利“高強、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WO 2007/144186和2012年公布的專利號W02012/080592等與變形鋁合金加工相關(guān)的發(fā)明專利中，具體實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化，這就是鋁合金材料的主要強化機制——析出強化。對于一種成分固定的變形鋁合金，其力學性能主要由其經(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，此后再進行高溫退火和淬火特別是水淬時樣件表面溫度不均引起熱應(yīng)力，這會使產(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。另外對于6X X X系鋁合金，水淬后室溫停放階段發(fā)生的自然時效對后續(xù)人工時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度的方法主要包括添加更多合金元素和晶粒細化。添加更多的合金元素主要可以使合金在時效處理階段能夠形成更多的析出相，從而使鋁合金強度提高。但是添加更多的合金元素不僅會使制造成本升高，也會使鑄造和加工成型難度增大。晶粒細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為晶粒得到了細化而強度提升，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因為局部應(yīng)變失穩(wěn)而引入微孔等缺陷，這些缺陷對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，難以進行大規(guī)模生產(chǎn)，而且制造方法復(fù)雜，對設(shè)備性能要求高。正因為以上因素大塑性變形方法目前仍然難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度并保持其塑性且可以進行大規(guī)模生產(chǎn)的低成本熱加工方法，對改善變形鋁合金的力學性能并拓展其使用范圍非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種提高變形鋁合金強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)高強鋁合金，而且相比現(xiàn)有的熱加工方法制造成本不會升高。為實現(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度并保持其塑性的熱加工方法，該方法先將鋁合金進行鑄造形成鑄錠、再將鑄錠進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行固溶和淬火處理、自然時效處理、冷變形處理和人工時效處理；
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,得自然時效處理后的板材；
所述冷變形處理是將所述自然時效處理后的板材冷軋成O. 5mm-2mm厚度的薄板；
所述人工時效處理是將所述薄板置于70°C -200°C的溫度下，直到薄板硬度達到峰值時停止人工時效處理。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，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 ;所述自然時效處理是在200C _25°C的溫度下放置O. 5h-336h ;所述人工時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，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 ;所述自然時效處理是在200C _25°C的溫度下放置O. 5h-336h ;所述人工時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，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 ;所述自然時效處理是在20°C -25°C的溫度下放置24h-168h ;所述人工時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。下面對本發(fā)明做進一步的解釋和說明
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化機制與傳統(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化的。淬火后進行時效處理，過飽和固溶體會發(fā)生分解，析出相均勻形核并隨時效時間延長逐漸長大。對于傳統(tǒng)的熱加工方法，主要是通過時效處理調(diào)控硬化納米顆粒的析出來提高鋁合金強度和改善其力學性能。一般情況下細小而彌散的析出相對提高合金的強度有利。本發(fā)明的工藝方法，冷變形前的時效處理和冷變形后的時效處理是影響本發(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，鋁合金一般會發(fā)生自然時效，鋁基體內(nèi)會形成尺寸只有數(shù)十個原子大小的團簇。自然時效時間不同，鋁合金基體內(nèi)形成的自然時效團簇的尺寸、成分和數(shù)量都會發(fā)生變化。這些自然時效團簇和殘留的淬火空位會影響鋁合金在冷變形(如冷軋)后的形變結(jié)構(gòu)，比如位錯密度、位錯形態(tài)和亞胞大小等。冷變形后進行時效處理，形變結(jié)構(gòu)會發(fā)生豐富的顯微結(jié)構(gòu)演變。在后面的時效處理過程中，鋁合金內(nèi)部不僅會發(fā)生各種缺陷(比如位錯)誘導(dǎo)的析出，形變結(jié)構(gòu)也會發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶。析出，回復(fù)和再結(jié)晶會相互影響并共同決定鋁合金最終的顯微結(jié)構(gòu)及力學性能。因此冷變形前鋁合金中合金元素的聚集狀態(tài)以及變形后的時效處理是獲得強度和塑性良好結(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)的時效處理溫度過低(低于60°C)則會阻礙位錯等缺陷的退化，這樣鋁合金會保持形變狀態(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)會急劇地回復(fù)和再結(jié)晶，析出物也會迅速粗化，這樣就達不到提高鋁合金強度的目的了。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)，自然時效團簇或析出相)對冷變形后形變結(jié)構(gòu)的影響，并探究了這些形變結(jié)構(gòu)在后續(xù)時效處理時的響應(yīng)情況。通過本發(fā)明方法處理的鋁合金強度有不同程度的提高，恰當?shù)暮罄m(xù)時效處理還可以獲得與傳統(tǒng)T6或T5處理鋁合金相當?shù)臄嗪笱由炻?。針對不同的變形鋁合金，選擇合適的變形前狀態(tài)和后續(xù)時效處理方法才能獲得強度和塑性的最優(yōu)結(jié)合。值得注意的是本發(fā)明方法中提到的冷變形會隨著合金中元素總含量的升高而難度增大，因此對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，熱變形后直接進行后續(xù)的時效處理。另外，更進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行人工時效處理，然后再進行自然時效處理(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度(提高20%-60% ；)，同時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間長，符合工廠實際情況便于實際操作，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)，不需要再進行淬火，這樣可以避免淬火特別是水淬時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度可以大幅提高并同時具有可觀的塑性，可以使中等強度的6X X X系合金具有傳統(tǒng)高強度鋁合金2X X X系甚至7XXX系的強度，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傳統(tǒng)金屬材料的優(yōu)勢。5、本發(fā)明方法需要的后續(xù)時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)，時間更短(相同處理溫度下縮短了 20小時左右)，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 圖2是傳統(tǒng)變形鋁合金的熱加工方法簡 圖3是實施例3和對比實施例1的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
圖4是實施例6與實施例9和對比實施例2的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
圖5是實施例10-12和對比實施例3的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
圖6是實施例14-15和對比實施例4的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實施例方式以下結(jié)合實施案例對本發(fā)明熱加工方法進一步闡釋并進行數(shù)據(jù)說明，但本發(fā)明不局限于這些實施例。

為便于對比，實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。對比實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。合金硬度測試在HXD-1000T型Vickers硬度試驗機上進行，實驗載荷為4.9N,持續(xù)時間為10 S。顯微硬度測試均重復(fù)3次以上，因此顯微硬度值是大量實驗的平均值。拉伸試驗采用標準為GB228-87。對比實施例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)電阻爐中進行560°C X30min固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進行180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到合金峰值時效的時間為lh，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。對比實施例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)電阻爐中進行560°C X30min固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進行180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到合金峰值時效的時間為24小時，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。對比實施例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)電阻爐中進行540°C X30min固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進行180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到合金峰值時效的時間為15小時，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。對比實施例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)電阻爐中進行470°C X2 h固溶處理水淬后，立即在油浴爐中進行120°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到合金峰值時效的時間，達到峰值硬度的時效時間分別為48h，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是120h，12h，Ih和30min，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。

實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是120h，12h，Ih和lOmin，，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是120h，IOh, Ih和IOmin然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗，120°C時效處理達到峰值強度時間為8h，150°C為lh。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，達到峰值的時間分別是82h，4h，Ih和IOmin通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是192h，300h，18h和lh，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是192h，120h, 12h和lh，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。120°C時效處理達到峰值硬度時間為120h，150°C為12h，180°C為lh。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C，120°C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是192h，300h，IOh和lh，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70V，1200C，150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是120h，300h, 18h和lh，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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)電阻爐中進行560°C X30min固溶處理和水淬，隨后在油浴爐中對板材進行180°C時效處理，處理時間為lOmin，處理后的板材經(jīng)多道次最后冷軋成Imm厚的薄板。隨后在油浴爐中對板材進行120°C和150°C不同時間的時效處理,通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是120h和16h，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行120°C和150°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是74h和16h，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。120°C時效處理達到峰值硬度的時間為74h。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行120°C和150°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是IOOh和66h，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。120°C時效處理達到峰值 硬度的時間為100h。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2。。。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行120°C和150°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是IOOh和72h，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。120°C時效處理達到峰值硬度的時間為100h。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2。。。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行120°C、150°C和180°C不同時間的時效處理，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，達到峰值的時間分別是120h，42h和lh，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行700C和90°C不同時間的時效處理，達到峰值的時間分別是55h和24h，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。
實施例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。隨后在油浴爐中對板材進行70°C和90°C不同時間的時效處理，達到峰值的時間分別是55h和24h，通過硬度測試找到各個合金峰值時效的時間，然后對峰值時效態(tài)的鋁合金進行拉伸試驗。人工時效在油浴爐中進行，控溫精度在±2°C。表1對比實施例1和實施例1-4的力學性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種提高變形鋁合金強度并保持其塑性的熱加工方法，該方法先將鋁合金進行鑄造形成鑄錠、再將鑄錠進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行固溶和淬火處理、自然時效處理、冷變形處理和人工時效處理； 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,得自然時效處理后的板材； 所述冷變形處理是將所述自然時效處理后的板材冷軋成0. 5mm-2mm厚度的薄板； 所述人工時效處理是將所述薄板置于70°C -200°C的溫度下，直到薄板硬度達到峰值時停止人工時效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高變形鋁合金強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，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 ;所述自然時效處理是在20°C _25°C的溫度下放置0. 5h_336h ;所述人工時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，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 ;所述自然時效處理是在20°C _25°C的溫度下放置0. 5h_336h ;所述人工時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，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 ;所述自然時效處理是在20°C -25°C的溫度下放置24h-168h ;所述人工時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度并保持其塑性的熱加工方法，該方法先將鋁合金進行鑄造形成鑄錠、再將鑄錠進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行固溶和淬火處理、自然時效處理、冷變形處理和人工時效處理。該方法不僅可以用于大規(guī)模生產(chǎn)高強鋁合金，而且相比現(xiàn)有的熱加工方法制造成本不會升高。
文檔編號C22F1/04GK103045974SQ201310007350
公開日2013年4月17日 申請日期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, 王時豪, 伍翠蘭 申請人:湖南大學