一种铝合金的形变热处理方法技术

本申请公开了一种铝合金的形变热处理方法，以6061铝合金为原材料，经550℃/1h固溶处理和水淬，以及180℃/2h欠时效、和85％压下量冷轧，获得高强度和抗晶间腐蚀性能的铝合金。本发明专利技术的铝合金的抗拉强度为635MPa、屈服强度为606MPa、断裂延伸率为3.4％、均匀延伸率为0.4％。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于铝合金材料制造领域，特别是涉及一种铝合金的形变热处理方法。
技术介绍
时效硬化型铝合金具有低密度、高比强度及良好的耐蚀性、塑性成形性，是广泛用于飞机制造的重要轻质结构材料，主要包括超高强7000系Al-Zn-Mg-Cu合金(500-700MPa)、高强2000系Al-Cu-Mg合金(400-500MPa)和中强6000系Al-Mg-Si-Cu合金(300-400MPa)三大类，代表性合金牌号分别有7075、2024和6056。与7000系和2000系铝合金相比，尽管6000系铝合金更具有材料密度和成本低、铸锭成型性能、塑性加工性能、表面处理性能优良以及应力腐蚀开裂倾向性低等优势。然而，到目前为止，6000系铝合金在飞机制造上用材比例显著低于7000系和2000系铝合金。造成这一现象的首要原因是6000系铝合金强度相对较低。尽管人工时效至峰值状态下(T6)，6000系铝合金强度也还是大大低于7000系和2000系铝合金，无法体现减重优势；同时，峰值时效状态下6000系铝合金还存在严重的晶间腐蚀敏感性，从而严重影响飞机寿命及安全性。因此，如何实现既大幅度提高6000系铝合金强度，使其超过2000系铝合金、甚至7000系铝合金，同时又能消除其晶间腐蚀敏感性，对于扩大6000系铝合金在飞机制造领域的应用范围具有关键意义；其次，对于金属结构材料来说，强度和韧性通常是一对呈现倒置关系的力学性能指标。因此，在实现大幅度提高6000系铝合金强度的同时，必须保证其韧性基本不降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种铝合金的形变热处理方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请实施例公开了一种铝合金的形变热处理方法，以6061铝合金为原材料，经550℃/1h固溶处理和水淬，以及180℃/2h欠时效、和85％压下量冷轧，获得高强度和抗晶间腐蚀性能的铝合金。优选的，在上述的铝合金的形变热处理方法中，所述铝合金按照重量份包括：100重量份的Al；1重量份的Mg；1.2重量份的Si；0.8重量份的Cu；0.5重量份的Mn；0.5重量份的Zn；0.12重量份的Zr；以及0.1重量份的Cr。优选的，在上述的铝合金的形变热处理方法中，所述铝合金的原料包括高纯Al、Mg、Zn锭、Al-Cu、Al-Si、Al-Mn、Al-3Zr、和Al-Cr。优选的，在上述的铝合金的形变热处理方法中，所述铝合金的抗拉强度为635MPa。优选的，在上述的铝合金的形变热处理方法中，所述铝合金的屈服强度为606MPa。优选的，在上述的铝合金的形变热处理方法中，所述铝合金的断裂延伸率为3.4％。优选的，在上述的铝合金的形变热处理方法中，所述铝合金的均匀延伸率为0.4％。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)通过合理控制时效处理，在合金基体内预先形成一定性质、尺寸、形貌、体积分数和数量的析出相，利用其强烈的钉扎位错作用抑制冷挤压变形过程中发生位错动态回复，从而获得高的挤压形变强化效果；(2)采用大挤压变形量(挤压比)，促使预时效基体析出相发生挤压变形诱发溶解而重新形成过饱和固溶体；(3)在大挤压变形量条件下，晶粒沿着挤压方向严重拉长，造成预时效形成的连续分布晶界析出相破碎并呈断续分布，并且晶界PFZ宽度变窄或消失。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术具体实施例中铝合金的形变热处理方法的流程图；图2所示为本专利技术不同实施例中6061铝合金的拉伸工程应力-应变曲线(UA：180℃/2h欠时效，PA：180℃/6h峰值时效，CR75和CR85：75％和85％压下量冷轧，RA：100℃/48h低温再时效)图3所示为本专利技术实施例1和实施例6中铝合金的晶间腐蚀测试后的金相照片(a对应实施例1；b对应实施例6)。具体实施方式本专利技术通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。参图1所示，本实施例以6061铝合金为原材料，基于常规冷轧变形工艺，初步研究了“预时效+冷轧变形+再时效”处理对6061铝合金拉伸力学性能和晶间腐蚀敏感性的影响，实验结果如下：从图2和表1可以看出，经550℃/1h固溶处理和水淬，以及180℃/2h欠时效和180℃/6h峰值时效，6061铝合金抗拉强度(UTS)分别为354MPa和360MPa，屈服强度(YS)分别为327MPa和348MPa，断裂延伸率(Et)分别为18.2％和13.6％，均匀延伸率(Eu)分别为12％和10％；对于180℃/2h欠时效试样，经75％或85％压下量冷轧变形后，合金出现显著加工硬化现象，强度大幅增加而延伸率急剧下降。例如，75％压下量冷轧合金的抗拉强度和屈服强度分别为520MPa和517MPa，断裂延伸率和均匀延伸率分别为4.5％和1％；85％压下量冷轧合金的抗拉强度和屈服强度分别为635MPa和606MPa，断裂延伸率和均匀延伸率分别为3.4％和0.4％。当75％压下量冷轧合金进行100℃/48h再时效，抗拉强度和屈服强度分别提高至560MPa和542MPa，断裂延伸率和均匀延伸率也分别回升至8.5％和7％；85％压下量冷轧合金100℃/48h再时效后，抗拉强度和屈服强度分别增加至656MPa和626MPa，断裂延伸率和均匀延伸率分别为7.7％和5.3％。表1不同实施例中6061铝合金的拉伸性能TreatmentUTS/MPaYS/MPaEt/％Eu/％实施例1UA35432718.212实施例2PA36034813.610实施例3UA+CR755205174.51实施例4UA+CR856356063.40.4实施例5UA+CR75+RA5605428.57实施例6UA+CR85+RA6566267.75.4图3中a和b分别为欠时效(180℃/2h)和欠时效(180℃/2h)+冷轧变形(85％压下量)+再时效(100℃/48h)的6061铝合金的晶间腐蚀测试后的金相照片。可以看出，欠时效状态下合金晶间腐蚀深度达280μm(图3a)，而经过冷轧变形(85％压下量)+再时效(100℃/48h)后，合金晶间腐蚀敏感性完全消失(图3b)。从上述拉伸力学性能和晶间腐蚀敏感性的测试结果可以看出，本案提出的“预时效+冷轧变形+再时效”处理，不仅能在保持良好韧/塑性基础上，大幅提高时效硬化型6000系铝合金强度，同时，合金不存在晶间腐蚀敏感性；更为重要的是，新方法所涉及到的固溶、淬火、时效及冷轧等均是铝板常规生产环节，因此，具有广阔的大规模工业化应用前景。鉴于冷挤压金属材料的形变强化效果通常要显著高于冷轧变形。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金的形变热处理方法，其特征在于，以6061铝合金为原材料，经550℃/1h固溶处理和水淬，以及180℃/2h欠时效、和85％压下量冷轧，获得高强度和抗晶间腐蚀性能的铝合金,所述铝合金的抗拉强度为635MPa,屈服强度为606MPa,断裂延伸率为3.4％,均匀延伸率为0.4％。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金的形变热处理方法，其特征在于，以6061铝合金为原材料，经550℃/1h固溶处理和水淬，以及180℃/2h欠时效、和85％压下量冷轧，获得高强度和抗晶间腐蚀性能的铝合金,所述铝合金的抗拉强度为635MPa,屈服强度为606MPa,断裂延伸率为3.4％,均匀延伸率为0.4％。2.根据权利要求1所述的铝合金的形变热处理方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵英，
申请(专利权)人：张家港市丰乐汽车设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32