本發(fā)明屬于有色金屬?gòu)?qiáng)化處理領(lǐng)域，特別是涉及到一種在航空、航天和交通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用廣泛地al-cu-mg鋁合金同步強(qiáng)韌化加工工藝方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的工業(yè)上廣泛應(yīng)用al-cu-mg鋁合金，是常見的可熱處理強(qiáng)化型合金。國(guó)外代號(hào)為2×××系列合金，國(guó)內(nèi)代號(hào)為ly××系列合金。由于該合金體系應(yīng)用多年，各工業(yè)企業(yè)采用一種規(guī)定性熱處理方法。其方法為：495℃條件下固溶化處理后為增加強(qiáng)度施以室溫條件下5％左右的永久冷拉伸變形以去除殘留應(yīng)力，再經(jīng)室溫條件下的自然時(shí)效(即t351加工工藝方法)。經(jīng)該工藝處理后合金具有較高的強(qiáng)度(400mpa左右)、優(yōu)異的抗疲勞性能和一定的抗腐蝕能力。

為了滿足航空、航天和交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)該系列鋁合金綜合性能的要求，充分挖掘合金的使用性能，近年來(lái)國(guó)際上出現(xiàn)了利用等徑角擠壓(ecap,equalchannelangularpressing)，高壓扭轉(zhuǎn)(hpt,highpressuretorsion)，摩擦攪拌(fsp，frictionstirprocessing)和反復(fù)疊軋等劇烈塑性變形方法顯著提高純金屬和合金的強(qiáng)度的報(bào)道。但大都無(wú)法解決合金強(qiáng)韌性“倒置關(guān)系”的難題。

由于2系列鋁合金是可熱處理型合金，通過(guò)熱處理可以調(diào)控鋁合金組織結(jié)構(gòu)，因而目前可以利用劇烈索性變形和熱處理結(jié)合的方法提高該系合金的性能。

cheng等利用液氮條件下冷軋變形和隨后的時(shí)效處理可使2xxx和7xxx系列鋁合金的屈服強(qiáng)度分別達(dá)到580mpa和650mpa，伸長(zhǎng)率分別達(dá)到18％和8.9％。kim等利用ecap和時(shí)效方式使2xxx合金顯著提高強(qiáng)度的同時(shí)保持較高伸長(zhǎng)率。但液氮環(huán)境下的軋制工藝適于實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的理論研究，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，通過(guò)劇烈塑性變形加上淬火后的時(shí)效處理方法，其加工工藝簡(jiǎn)便、步驟簡(jiǎn)潔、操作方便的適于工業(yè)生產(chǎn)、有效挖掘合金性能，且有效解決鋁合金強(qiáng)塑性“倒置關(guān)系”。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，采用室溫條件下冷軋加人工時(shí)效處理，其主要步驟如下：

第一步：固溶處理：樣品進(jìn)行495℃±10℃條件下50～70min的固溶處理；

第二步：水淬處理：將樣品取出后立即投入到溫度為20～30℃水中，保持時(shí)間為20～40min；

第三步：室溫冷軋加工：在室溫冷軋將上述切割后樣品進(jìn)行冷軋，控制每次壓縮比不超過(guò)5％，進(jìn)行多道次小壓縮量冷軋；

第四步：人工時(shí)效處理：在185℃±10℃不同時(shí)間的時(shí)效熱處理。

所述的al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，固溶后水淬處理時(shí)，樣品轉(zhuǎn)移時(shí)間<3s。

所述的al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，壓縮比為：(壓縮前板料厚度-壓塑后板料厚度)/壓縮前板料厚度，總壓縮比為10％至50％。

所述的al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，時(shí)效時(shí)間不超過(guò)800min。

所述的al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，時(shí)效時(shí)間優(yōu)選為600～780min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

1、本發(fā)明al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝包括合金的固溶處理、淬火、室溫條件下的冷軋?zhí)幚?、人工時(shí)效處理和自然時(shí)效等步驟，提高了該系合金的抗拉強(qiáng)度極限、屈服強(qiáng)度極限和延伸率。與傳統(tǒng)的t351工藝方法比較，通過(guò)該加工工藝處理的合金屈服強(qiáng)度提升了64％，伸長(zhǎng)率提高95％，達(dá)到了同時(shí)提高合金強(qiáng)度和塑性的目的。

2、采用本發(fā)明加工工藝可以用于型材生產(chǎn)企業(yè)，在不增加設(shè)備投入條件下，利用現(xiàn)有的軋制和熱處理設(shè)備，在常溫下經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出具有更高屈服強(qiáng)度和更好延伸率的2×××系列合金，從而滿足航空、航天和交通運(yùn)輸企業(yè)對(duì)該系合金性能的更高需求。

3、本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單、操作方便、可顯著提升鋁合金強(qiáng)塑性配合，又適于工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1(a)-圖1(b)為t351處理樣品與同步強(qiáng)韌化加工工藝樣品的σ0.2和δ比較。其中，圖1(a)為σ0.2隨時(shí)效時(shí)間變化曲線，圖1(b)為δ隨時(shí)效時(shí)間變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，對(duì)厚度為t＝5mm的板狀2024鋁合金樣品的同步強(qiáng)韌化加工，該al-cu-mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，包括以下步驟：

步驟一、固溶處理：將箱式電阻爐的溫度調(diào)控至490℃，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)將樣品放于箱式電阻爐中進(jìn)行495℃×60min的固溶時(shí)效處理，固溶時(shí)效處理時(shí)溫差嚴(yán)格控制在±5℃范圍內(nèi)。

步驟二、水淬處理：將樣品從箱式電阻爐中取出后立即投入到溫度為25℃水中，保持時(shí)間為30min，轉(zhuǎn)移時(shí)間不要超過(guò)3s。

步驟三、冷軋?zhí)幚恚核愫髽悠愤M(jìn)行室溫條件下的多道次小壓縮量的冷軋加工。壓縮比定義為：(壓縮前板料厚度-壓塑后板料厚度)/壓縮前板料厚度。單次壓縮比不超過(guò)5％，總壓縮比為10％至50％。

步驟三、人工時(shí)效處理：時(shí)效溫度為185℃±10℃，時(shí)效時(shí)間不超過(guò)800min(一般為600min至780min)。

如圖1(a)-圖1(b)所示，通過(guò)實(shí)測(cè)可得，與t351處理方法比較，同步強(qiáng)韌化加工工藝的樣品屈服強(qiáng)度提升了64％，伸長(zhǎng)率提高95％。結(jié)果表明，本發(fā)明同步強(qiáng)韌化加工工藝有效地解決了合金強(qiáng)度提過(guò)程中韌度的下降的“倒置關(guān)系”，使合金具有了更好的強(qiáng)韌性配合。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有色金屬?gòu)?qiáng)化處理領(lǐng)域，特別是涉及到一種在航空、航天和交通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用廣泛地Al?Cu?Mg鋁合金同步強(qiáng)韌化加工工藝方法。該方法包括合金的固溶處理、淬火、室溫條件下的冷軋?zhí)幚?、人工時(shí)效處理和自然時(shí)效等步驟，提高了該系合金的抗拉強(qiáng)度極限、屈服強(qiáng)度極限和延伸率。與傳統(tǒng)的T351工藝方法比較，通過(guò)該加工工藝處理的合金屈服強(qiáng)度提升了64％，伸長(zhǎng)率提高95％，達(dá)到了同時(shí)提高合金強(qiáng)度和塑性的目的。利用現(xiàn)有的軋制和熱處理設(shè)備，在常溫下經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出具有更高屈服強(qiáng)度和更好延伸率的2×××系列合金，從而滿足航空、航天和交通運(yùn)輸企業(yè)對(duì)該系合金性能的更高需求。

技術(shù)研發(fā)人員：楊志卿;趙云龍;馬秀良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.01.20
技術(shù)公布日：2017.09.12