一種提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法
【專利摘要】本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，是將6000系鋁合金經(jīng)固溶處理及淬火后，分別進(jìn)行（1）高溫預(yù)時(shí)效和（2）低溫再時(shí)效。本發(fā)明有益效果如下：實(shí)現(xiàn)了既提高6000系A(chǔ)l-Mg-Si-Cu鋁合金晶間腐蝕抗力又不降低強(qiáng)度的目的；同時(shí)，該方法的工藝步驟簡(jiǎn)單且處理周期較短，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金熱處理領(lǐng)域，尤其是提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法。
【背景技術(shù)】
[0002]6000系鋁合金主要包括Al-Mg-Si和Al-Mg-S1-Cu兩大系列。該系鋁合金具有中等強(qiáng)度、低密度以及良好的成型性和焊接性等性能特點(diǎn)，因而在汽車制造、航天航空、軌道交通及建筑等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。與Al-Mg-Si鋁合金相比，添加Cu可以提高Al-Mg-S1-Cu鋁合金的力學(xué)性能，但同時(shí)導(dǎo)致晶間腐蝕敏感性大大增加，尤其是在T6峰值時(shí)效狀態(tài)下這一問題更為嚴(yán)重，從而限制了該系合金的應(yīng)用范圍。
[0003]為了解決峰值時(shí)效狀態(tài)下Al-Mg-S1-Cu鋁合金存在嚴(yán)重晶間腐蝕敏感性這一問題，Dif 等人【R.Dif, D.Bechet D, Warner, H.Ribes.Proc of the6thInternational Confon Aluminium Al1ys (ICCA6), Tokyo: Japan Inst Metals, 1998:1991-1997】針對(duì) 6056 招合金開發(fā)出T78雙級(jí)時(shí)效工藝(低溫預(yù)時(shí)效+高溫再時(shí)效)。T78工藝能夠?qū)崿F(xiàn)消除6056鋁合金晶間腐蝕敏感性的目的，但是強(qiáng)度下降了 15%左右。國內(nèi)潘道召等人【雙級(jí)時(shí)效對(duì)6061鋁合金拉伸性能和晶間腐蝕性能的影響.中國有色金屬學(xué)報(bào)，2010，20(3):435-441.】和林莉等人【林莉，鄭子樵，李勁風(fēng)，時(shí)效制度對(duì)6156鋁合金力學(xué)性能及腐蝕性能的影響，稀有金屬材料與工程，2012，6期】等人也分別對(duì)6061和6A56鋁合金開展了 T78工藝研究。研究結(jié)果表明，兩種鋁合金強(qiáng)度和晶間腐蝕敏感性的變化規(guī)律與6056鋁合金類似。進(jìn)一步地，李海等人【T6I6時(shí)效對(duì)6061鋁合金拉伸及晶間腐蝕性能的影響，金屬學(xué)報(bào)，2010, 46 (4):494-499.】和盛曉菲等人【T6時(shí)效和T6I6時(shí)效對(duì)6005A鋁合金微觀組織和性能的影響，中國有色金屬學(xué)報(bào)，2012, 5】等人分別對(duì)6061和6005鋁合金進(jìn)行T6I6三級(jí)時(shí)效處理(高溫預(yù)時(shí)效+低溫時(shí)效+高溫再時(shí)效)，獲得了既不降低Al-Mg-S1-Cu鋁合金強(qiáng)度同時(shí)又能夠消除其晶間腐蝕 敏感性的效果，但是較長(zhǎng)的低溫時(shí)效時(shí)間影響了 T6I6工藝的工業(yè)應(yīng)用。此外，王勝強(qiáng)等人【王勝強(qiáng)，陸政，戴圣龍，楊守杰，姜海峰.6A60鋁合金板材三級(jí)時(shí)效工藝研究，航空材料學(xué)報(bào)，2003, 23 (zl)】基于回歸再時(shí)效原理(低溫預(yù)時(shí)效+高溫回歸處理+低溫再時(shí)效)對(duì)6060鋁合金進(jìn)行三級(jí)時(shí)效處理，也能夠獲得與T6I6三級(jí)時(shí)效處理類似的結(jié)果，但是較窄的回歸溫度-時(shí)間窗口特征限制了該三級(jí)時(shí)效工藝的工業(yè)應(yīng)用。
[0004]總而言之，目前現(xiàn)有的雙級(jí)時(shí)效工藝雖然能消除鋁合金的晶間腐蝕敏感性，但是存在降低合金強(qiáng)度的問題；三級(jí)時(shí)效工藝雖然能夠?qū)崿F(xiàn)不降低合金強(qiáng)度同時(shí)改善其晶間腐蝕抗力，但是存在工藝步驟繁瑣、處理周期長(zhǎng)以及工藝控制要求嚴(yán)格等問題。這些缺點(diǎn)都限制現(xiàn)有工藝的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中三級(jí)時(shí)效工藝能夠改善晶間腐蝕能力但存在工藝步驟繁瑣、處理周期長(zhǎng)的不足，提供一種提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，是將6000系鋁合金經(jīng)固溶處理及淬火后，分別進(jìn)行(1)高溫預(yù)時(shí)效和(2)低溫再時(shí)效處理。
[0007]固溶處理的目的是將Mg、S1、Cu等合金元素充分溶解于鋁基體中，形成高溫固溶體。固溶處理工藝參數(shù)主要包括固溶溫度和固溶時(shí)間，固溶溫度一般選擇在530°C -560°C范圍內(nèi)，而固溶時(shí)間一般選擇在l_3h范圍內(nèi)；淬火的目的是通過快速冷卻的方式，將固溶處理形成的高溫固溶體凍結(jié)下來，形成常溫過飽和固溶體，冷卻方式通常為水淬。
[0008]進(jìn)一步地，步驟(1)所述的高溫預(yù)時(shí)效溫度為180°C _200°C，時(shí)效時(shí)間為l_6h。
[0009]作為優(yōu)選，所述的高溫預(yù)時(shí)效屬于欠時(shí)效處理，是使過飽和固溶體發(fā)生部分析出而處于欠時(shí)效狀態(tài)。欠時(shí)效程度根據(jù)時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間配合，使其硬化程度達(dá)到相應(yīng)時(shí)效溫度下峰值硬度的75-95%。
[0010]進(jìn)一步地，步驟(2)所述的低溫再時(shí)效溫度為155°C -175°c，時(shí)效時(shí)間為16_120h。
[0011]作為優(yōu)選，所述的低溫再時(shí)效屬于峰值時(shí)效處理，使高溫預(yù)時(shí)效鋁合金在較低溫度下繼續(xù)時(shí)效析出，直至達(dá)到峰值時(shí)效狀態(tài)，即達(dá)到相應(yīng)時(shí)效溫度下時(shí)效至最高硬度狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明有益效果如下:實(shí)現(xiàn)了既提高6000系A(chǔ)l-Mg-S1-Cu鋁合金晶間腐蝕抗力又不降低強(qiáng)度的目的；同時(shí)，該方法的工藝步驟簡(jiǎn)單且處理周期較短，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為比較例I方法制備的鋁合金腐蝕形貌圖；
[0014]圖2為實(shí)施例1方法制備的鋁合金腐蝕形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]試驗(yàn)方法
[0016](一)拉伸性能測(cè)試在WTD-30型電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣標(biāo)距尺寸為8mmX 35mm,拉伸速率為2mm/min,強(qiáng)度為3個(gè)平行試樣的平均值。
[0017](二)硬度測(cè)試在HAZ-5型維氏硬度計(jì)上進(jìn)行，加載載荷為0.5kg，保荷時(shí)間為15s，并取10點(diǎn)平均值作為試樣某狀態(tài)硬度值。
[0018](三)晶間腐蝕敏感性測(cè)試按照國標(biāo)GB/T7998-2005《鋁合金IGC測(cè)試方法》進(jìn)行。試樣經(jīng)酸洗、堿洗和出光，在水浴溫度控制為35°C的腐蝕溶液(30g/L NaCl+10ml/L HCl)浸泡24h，之后制備金相試樣，拋光后直接在0LYMPUSCK40M光學(xué)顯微鏡上觀察腐蝕形貌。
[0019]比較例I
[0020]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6061鋁合金，經(jīng)530°C /3h固溶處理及水淬，之后進(jìn)行180°C /8h時(shí)效，達(dá)到T6狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為342MPa和315MPa。維氏硬度為125HVa5。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，腐蝕裂紋沿晶界優(yōu)先擴(kuò)展，是典型的晶間腐蝕類型，如圖1所示。
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6061鋁合金，經(jīng)530°C /3h固溶處理和水淬后，先進(jìn)行200°C /Ih高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為108HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的86%。之后進(jìn)行155°C /120h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)。此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為351MPa和326MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，試樣表面未出現(xiàn)腐蝕裂紋沿晶界優(yōu)先擴(kuò)展的特征，而呈均勻光滑的特征，即為均勻腐蝕，如圖2所示。
[0023]實(shí)施例2
[0024]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6061鋁合金，經(jīng)560°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行180°C /6h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度值為117HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的94%。之后進(jìn)行175°C /16h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為362MPa和332MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0025]實(shí)施例3
[0026]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6061鋁合金，經(jīng)540°C /2h固溶處理及水淬后，先進(jìn)行190°C /2h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為105HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的84%。之后進(jìn)行160°C /72h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為353MPa和328MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0027]實(shí)施例4
[0028]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6061鋁合金，經(jīng)530°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行190°C /4h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為119HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的95%。之后進(jìn)行165°C /24h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為362MPa和335MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0029]實(shí)施例5
[0030]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6061鋁合金，經(jīng)560°C /3h固溶處理及`水淬后，先進(jìn)行180°C /2h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為97HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的77%。之后進(jìn)行155°C /120h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為367MPa和334MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0031]比較例2
[0032]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6005鋁合金，經(jīng)540°C /2h固溶處理及水淬，之后進(jìn)行180°C /8h時(shí)效，達(dá)到T6狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為326MPa和305MPa，硬度為105HVa5。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，此時(shí)腐蝕特征與圖1類似，為典型的晶間腐蝕。
[0033]實(shí)施例6
[0034]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6005鋁合金，經(jīng)540°C /2h固溶處理及水淬后，先進(jìn)行180°C /4h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為86HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的82%。之后進(jìn)行165°C /72h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為332MPa和314MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，此時(shí)腐蝕特征與圖2類似，為均勻腐蝕。
[0035]實(shí)施例7
[0036]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6005鋁合金，經(jīng)540°C /2h固溶處理及水淬后，先進(jìn)行190°C /2h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為94HVQ.5，相當(dāng)于峰值硬度的90%。之后進(jìn)行175°C /16h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為338MPa和320MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。[0037]比較例3
[0038]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6056鋁合金，經(jīng)550°C /Ih固溶處理及水淬，之后進(jìn)行180°C /8h時(shí)效，達(dá)到T6狀態(tài)，此時(shí)硬度為135HVa5，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為390MPa和375MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，此時(shí)腐蝕特征與圖1類似，為典型的晶間腐蝕。
[0039]實(shí)施例8
[0040]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6056鋁合金，經(jīng)550°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行190°C /2h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為118HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的87%。之后進(jìn)行165°C /72h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為405MPa和387MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0041]實(shí)施例9
[0042]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6056鋁合金，經(jīng)550°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行180°C /2h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為109HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的81%。之后進(jìn)行155°C /120h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為417MPa和404MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0043]比較例4
[0044]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6013鋁合金，經(jīng)560°C /3h固溶處理及水淬，之后進(jìn)行180°C /8h時(shí)效，達(dá)到T6狀態(tài)，此時(shí)硬度為HOHVa5，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為420MPa和395MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，此時(shí)腐蝕特征與圖1類似，為典型的晶間腐蝕。
[0045]實(shí)施例10
[0046]—種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6013鋁合金，經(jīng)530°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行180°C /2h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為105HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的75%。之后進(jìn)行160°C /96h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為431MPa和404MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，此時(shí)腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0047]實(shí)施例11
[0048]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6013鋁合金，經(jīng)560°C /3h固溶處理及水淬后，先進(jìn)行200°C /Ih高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為130HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的93%。之后進(jìn)行155°C /120h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為435MPa和412MPa，而腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0049]比較例5
[0050]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6A60鋁合金，經(jīng)530°C /Ih固溶處理及水淬，之后進(jìn)行180°C /8h時(shí)效，達(dá)到T6狀態(tài)，此時(shí)硬度為145HVa5，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為426MPa和415MPa。晶間腐蝕敏感性測(cè)試表明，腐蝕行為為晶間腐蝕。
[0051]實(shí)施例12
[0052]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6A60鋁合金，經(jīng)530°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行180°C /6h高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為132HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的91%。之后進(jìn)行175°C /18h低溫再時(shí)效峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為443MPa和428MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0053]實(shí)施例13
[0054]一種提高鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效處理方法，工藝步驟為:實(shí)驗(yàn)材料為6A60鋁合金，經(jīng)560°C /Ih固溶處理及水淬后，先進(jìn)行200°C /Ih高溫預(yù)時(shí)效，此時(shí)硬度為135HVa5，相當(dāng)于峰值硬度的93%。之后進(jìn)行155°C /120h低溫再時(shí)效至峰值時(shí)效狀態(tài)，此時(shí)合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為436MPa`和420MPa，腐蝕行為為均勻腐蝕。
【權(quán)利要求】
1.一種提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，其特征在于:6000系鋁合金經(jīng)固溶處理及淬火后，分別進(jìn)行(I)高溫預(yù)時(shí)效和(2)低溫再時(shí)效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，其特征在于:步驟(1)所述的高溫預(yù)時(shí)效溫度為180°C _200°C，時(shí)效時(shí)間為l_6h。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，其特征在于:所述的高溫預(yù)時(shí)效屬于欠時(shí)效處理，欠時(shí)效程度根據(jù)時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間配合，使其硬化程度達(dá)到相應(yīng)時(shí)效溫度下峰值硬度的75-95%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，其特征在于:步驟(2)所述的低溫再時(shí)效溫度為155°C _175°C，時(shí)效時(shí)間為16_120h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高6000系鋁合金晶間腐蝕抗力的雙級(jí)時(shí)效方法，其特征在于:所述的低溫再時(shí)效屬于峰值時(shí)效處`理，即在相應(yīng)再時(shí)效溫度下時(shí)效至最高硬度狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】C22F1/04GK103774067SQ201410067286
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李海, 苗芬芬, 王芝秀, 方必軍, 宋仁國 申請(qǐng)人:常州大學(xué)