铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，将铸造合金在其一次析出相初熔温度附近进行循环升温、降温处理。利用一次析出相与合金基体的界面能量较高，且一次析出相越尖锐的部位界面能量越高，越易发生初熔的特点，将合金加热至超过一次析出相初熔温度，使一次析出相发生初熔，然后降温使初熔后的一次析出相凝固钝化，并采用循环升降温处理使一次析出相反复经历初熔

【技术实现步骤摘要】
铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法


[0001]本专利技术属于金属材料热处理
，具体涉及一种铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法。

技术介绍

[0002]铸造铝合金、镁合金因具有密度小、比强度高等优点被广泛应用于汽车、航空航天等行业。在铸造合金中常常不可避免地会形成多种一次析出相，这些一次析出相常常呈现长条状、细长针状、树枝状等形貌，且往往形状尖锐，尺寸粗大。这些一次析出相会严重割裂基体组织，对合金的综合力学性能有很大不利影响，引起了科技工作者的高度关注。
[0003]目前，为改善铸造合金的力学性能，科技工作者和工业上常采用改善凝固条件、细化变质处理及外加物理场等方式改善铸造合金中的一次析出相的形态、尺寸与分布，使其以有利的形状和较小的尺寸均匀分布在合金中，提高合金的综合力学性能。改善凝固条件加快铸造合金凝固时的冷却速率可以减小一次析出相的尺寸，但此方法不适用于大型铸件。添加细化剂或变质剂可以改善铸造合金中一次析出相的形态和尺寸，如钠、锶、锑等可将铝硅共晶合金中的共晶硅从层片状变为纤维状，但针对特定一次析出相需要开发特定的细化剂或变质剂，且常因为细化剂或变质剂本身的细化变质能力及衰退问题，细化变质效果不理想。采用物理场如电磁场可以改善一次析出相在合金中的分布，但此方法设备复杂，且对一次析出相的改善效果较差。因此，目前还没有一种普适高效的改善铸造合金中一次析出相微观形貌的方法。
[0004]除了上述方法，热处理也被广泛应用于改善铸造合金中一次析出相的形貌。中国专利CN106367700A公开了一种共晶铝硅合金中共晶硅球化热处理方法，该方法是将共晶铝硅合金在共晶温度下保温一段时间，从而达到使共晶硅球化的目的。由于加热温度较低，对一次析出相形貌的改善仅仅通过元素扩散进行，因此热处理效果差，时间长。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中缺乏一种普适高效的改善铸造合金中一次析出相粗大、尖锐形貌的方法的问题，本专利技术的目的是提供一种简单、高效、普适的铸造合金的一次析出相循环热处理方法，即将待热处理的合金在一次析出相初熔温度附近进行升温、降温循环热处理，以最经济的手段最大限度地改善铸造合金的组织形貌和综合力学性能。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0007]铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，将待热处理的合金在其初熔温度附近进行多次升温、降温循环热处理。具体地，该方法利用一次析出相与合金基体的界面能量较高，且一次析出相越尖锐的部位界面能越高，越容易发生初熔的特点，将合金加热温度设定在超过一次析出相的初熔温度，使一次析出相发生初熔，然后采用降温处理使初熔后的一次析出相凝固钝化，并采用循环升温、降温处理，利用加热时一次析
出相中尖锐部位首先发生初熔，降温时凝固钝化的原理使一次析出相反复经历初熔
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凝固钝化过程，然后将合金冷却至后续工序所需温度。该方法使铸造合金中的粗大、尖锐的一次析出相变为钝化、细小的颗粒，解决了普通热处理因加热温度较低，难以改善一次析出相的形貌而导致合金塑性较低等缺点，同时优化组织提高合金性能。
[0008]优选地，铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，具体包括如下步骤：
[0009](1)、将待热处理的合金升温至稍过其一次析出相初熔温度以上a℃，并在此温度下保温一段时间t1，使一次析出相发生初熔；
[0010](2)、将步骤(1)中发生初熔的合金降温至其一次析出相初熔温度以下b℃，并在此温度下保温一段时间t2，使初熔后的一次析出相发生凝固钝化；
[0011](3)、以步骤(1)和步骤(2)为一次循环，反复进行多次升温、降温循环热处理，使一次析出相反复经历初熔
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凝固钝化过程；
[0012](4)、将铸造合金冷却至后续工序所需温度。
[0013]优选地，步骤(1)中，合金为以各种方式铸造的铝合金和镁合金。
[0014]优选地，步骤(1)中，一次析出相为铸造合金凝固过程中直接从液相中析出的相。
[0015]优选地，步骤(1)中，一次析出相初熔温度是指一次析出相刚刚开始熔化的温度。
[0016]优选地，步骤(1)中，温度a的范围为0≤a≤10℃，更优选为0＜a≤5℃；保温时间t1的范围为0≤t1≤60min，更优选为0＜t1≤30min。升温和保温过程能够保证一次析出相发生初熔。
[0017]优选地，步骤(2)中，温度b的范围为0≤b≤10℃，更优选为0＜b≤5℃；保温时间t2的范围为0≤t2≤60min，更优选为0＜t2≤30min。降温和保温过程能够保证初熔后的一次析出相凝固钝化。
[0018]优选地，步骤(1)和步骤(2)中，升温和降温的装置可选用程序控温炉，感应加热炉及其他可实现升降温的装置。
[0019]优选地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，升温和降温的速率均为0.01
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500℃/s，更优选为0.1
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100℃/s。
[0020]优选地，步骤(3)中，循环的次数为1
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20次，更优选为1
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10次。多次循环能够使得一次析出相反复发生初熔
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凝固钝化过程，从而利用加热时一次析出相中尖锐部位首先发生初熔，降温时凝固钝化的原理使一次析出相从粗大、尖锐的块状或针状形貌变为钝化、细小、均匀的形貌。
[0021]优选地，步骤(4)中，后续工序所需温度是指室温、时效温度、去应力退火温度等工件在后续加工、热处理、储存或运输等工序中的温度。
[0022]由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：
[0023]第一、本专利技术利用一次析出相越尖锐的部位界面能越高，越容易发生初熔的原理，采用循环升降温处理使一次析出相反复经历初熔
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凝固钝化过程，从而使铸造合金中一次析出相从粗大的块状、尖锐的长针状等形貌变为钝化、圆润、细小的形貌，解决了普通热处理加热温度低于固相线温度，难以改善因一次析出相粗大、尖锐形貌而导致合金塑性较低等缺点，同时优化组织和提高合金性能。
[0024]第二、采用本专利技术的方法调控铸造合金中一次析出相的形貌的热处理技术可操作
性强，效率高，适用范围广。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1中铝合金试样一次析出相初熔温度附近升温、降温循环热处理前后的金相组织示意图(图1(a)为该实施例中铝合金试样一次析出相初熔温度附近升温、降温循环热处理前的金相组织示意图，图1(b)为该实施例中铝合金试样一次析出相初熔温度附近升温、降温循环热处理后的金相组织示意图)。
[0026]图2为本专利技术实施例2中铝合金试样一次析出相初熔温度附近升温、降温循环热处理前后的金相组织示意图(图2(a)为该实施例中铝合金试样一次析出相初熔温度附近循环热处理前的金相组织示意图，图2(b)为该实施例中铝合金试样一次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，其特征在于：利用一次析出相与合金基体的界面能量较高，且一次析出相越尖锐的部位界面能越高，越容易发生初熔的特点，将合金的加热温度设定在超过一次析出相的初熔温度，使一次析出相发生初熔，然后采用降温处理使初熔后的一次析出相凝固钝化；并采用循环升温、降温处理，利用加热时一次析出相中尖锐部位首先发生初熔，降温时凝固钝化的原理使一次析出相反复经历初熔
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凝固钝化过程，然后将合金冷却至后续工序所需温度。2.根据权利要求1所述的铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)、将待热处理的合金升温至其一次析出相初熔温度以上a℃，并在此温度下保温一段时间t1，使一次析出相发生初熔；(2)、将步骤(1)中发生初熔的合金降温至其一次析出相初熔温度以下b℃，并在此温度下保温一段时间t2，使初熔后的一次析出相发生凝固钝化；(3)、以步骤(1)和步骤(2)为一次循环，反复进行多次升温、降温循环热处理，使一次析出相反复经历初熔
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凝固钝化过程；(4)、将铸造合金冷却至后续工序所需温度。3.根据权利要求2所述的铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述合金包括铸造的铝合金和镁合金；优选地，步骤(1)中，所述一次析出相为铸造合金凝固过程中直接从液相中析出的相。4.根据权利要求2所述的铸造合金一次析出相初熔温度附近的升温、降温循环热处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述一次析出相初熔温度是指一次析出相开始熔化的温度。5.根据权利要求2所述的铸造合金一次析出相初熔温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王渠东，雷川，魏杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：