一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺制造技术

一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺，是将固溶态铝铜镁合金进行预时效、非对称轧制变形、二次时效处理；本发明专利技术通过预时效，使部分原子发生偏聚形成纳米尺度原子团簇，在后续变形过程中，阻碍位错运动，形成网状的位错胞或亚晶界，细化晶粒；另一部分未析出的溶质原子，在后续变形高剪切应力应变作用下，获得空位/原子团簇复合体、G.P.区、微织构、特殊剪切织构。二次时效时，上述复合组织结构交互作用，一部分细晶借助晶界迁移长大，形成双重晶粒结构，改善了合金的强度-塑性配合，并提高合金韧性。本发明专利技术方法简单，操作安全方便，易于工业化，通过改善合金的微观组织，有效地提升合金的综合性能，是一种很有应用前景的新型热处理制度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金的热处理工艺，特别是指一种显著提升铝铜镁合金综合性能的热处理工艺；属于有色金属热处理工艺
技术背景提高材料强度一直是材料研究的核心问题。材料强化的同时往往伴随着塑性或韧性的急剧下降，而高塑韧性材料的强度往往又很低。长期以来这种材料的强韧性“倒置关系”成为制约材料发展的瓶颈。为了使铝合金能进一步满足更高综合性能的要求，近年来对铝合金综合性能的改善提升已成了铝合金界关注的热点。就当前的铝合金发展现状而言，不仅要求其有较高的静强度，还要求材料具有良好服役性能。其性能不仅取决于析化相种类、形貌、尺寸、数量、形态，以及晶界组态，而且取决于材料在服役时的微结构演变。因此通过热处理来调控铝合金组织结构，以满足航空航天等高技术对铝合金高性能的要求，是材料科学与工程领域的重大课题之一，具有巨大的实际应用价值。为了满足高性能铝合金综合性能的要求，近年来国际上出现了一些新型加工处理方法，其中大塑性变形法(SPD,severe plastic deformation)最为显著，如等径角挤压(ECAP,equal channel angular pressing)、高压扭转(HPT,high pressure torsion)、摩擦搅拌(FSP,friction stir processing)和熔体轧制等。这些方法主要是通过细化组织来获得优异的强塑性配合，但是目前只有极少数文献实现了真正意r>义上的高强度高塑。Kim等通过对固溶态2024铝合金进行单道次的室温等径角挤压，随后进行低温人工时效处理，使得2024铝合金的屈服强度达到了～630MPa，同时保持了15%的断裂延伸率。也有许多学者通过液氮温度下的深冷轧制来细化组织以满足这一生产需求，其中Cheng等通过对固溶态2024铝合金进行深冷轧制，然后在100℃时效100h，使得2024铝合金的屈服强度达到了～580MPa，同时保持了18%的断裂延伸率。但这些方法只局限于对小尺寸试样的加工且工序复杂、设备要求高，无法实现以大构件应用的铝合金大构件的生产需求，或者在液氮温度环境下进行极危险生产操作，对生产设备的损伤较大，同时生产成本也会进一步增大。总而言之，这些方法在实际工业应用的可操作性较差，且其技术路线远不能满足铝合金大结构件的要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术条件下存在的铝合金材料热处理后强韧性“倒置关系”的难题，提供一种工艺方法简单、操作方便、既可显著提升铝铜镁合金强塑性配合、成型性能等综合性能，又能降低板材各向异性，并对该类型合金的耐腐蚀性能、疲劳性能有一定改善作用的显著提升铝铜镁合金综合性能的热处理工艺。本专利技术一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺，是采用下述方案实现的：将铝铜镁合金固溶处理，出炉快速水淬，然后进行预时效——特种变形——二次时效处理；所述预时效温度为：50℃～150℃，时间为：2小时～80小时；所述特种变形工艺为非对称轧制，优选非对称轧制工艺参数为：非对称轧制轧辊表面速比：1.05～2.0，轧制温度为：室温～300℃，变形量为：3%～50%；更优选非对称轧制工艺参数为：非对称轧制轧辊表面速比：1.2～2.0，轧制温度为：50～250℃，变形量为：3%～40%；非对称轧制工艺参数最优为：非对称轧制轧辊表面速比：1.5～1.8，轧制温度为：100～200℃，变形量为：3%～9%。本专利技术一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺中，所述固溶处理温度为：470～530℃，保温时间为：30分钟～4小时。本专利技术一种显著提升铝合金综合性能的热处理工艺中，所述二次时效为自然时效或低温人工时效；自然时效时间为5～20天；优选：人工时效温度为：60℃～150℃，时效时间为：3小时～60小时；更优选：人工时效温度为：80℃～130℃，时效时间为：5小时～50小时；最优选：人工时效温度为：90℃～120℃，时效时间为：10小时～30小时。本专利技术由于采用上述工艺方法，在固溶处理得到过饱和固溶体后，通过控制预时效温度，过饱和固溶体的Cu、Mg原子发生偏聚形成纳米尺度原子团簇，在后续的特殊变形过程中，位错运动受到原子团簇的阻碍，形成网状的位错胞，当变形量增加时则形成亚晶界，在更大的变形下亚晶界则会转化为大角度晶界使晶粒细化；同时预时效过程中未析出的溶质原子，在后续特殊变形高剪切应力应变作用下，获得了空位/原子团簇复合体、G.P.区、微织构、特殊剪切织构（主要由{111本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显著提升铝铜镁合金综合性能的热处理工艺，是将铝铜镁合金固溶处理，出炉水淬，然后进行预时效——特种变形——二次时效处理；所述特种变形工艺为非对称轧制。

【技术特征摘要】
1.一种显著提升铝铜镁合金综合性能的热处理工艺，是将铝铜镁
合金固溶处理，出炉水淬，然后进行预时效——特种变形——二次时
效处理；所述特种变形工艺为非对称轧制。
2.根据权利要求1所述的一种显著提升铝铜镁合金综合性能的
热处理工艺，其特征在于：所述固溶处理温度为：470～530℃，保温
时间为30分钟～4小时。
3.根据权利要求2所述的一种显著提升铝铜镁合金综合性能的
热处理工艺，其特征在于：所述预时效温度为：50℃～150℃，时间为：
2小时～80小时。
4.根据权利要求3所述的一种显著提升铝铜镁合金综合性能的
热处理工艺，其特征在于：所述非对称轧制轧辊表面速比：1.05～2.0，
轧制温度为：室温～300℃，变形量为：3%～50%。
5.根据权利要求4所述的一种显著提升铝铜镁合金综合性能的
热处理工艺，其特征在于：所述非对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志国，任杰克，陈继强，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43