一种快速确定金属材料时效制度的方法技术

本发明专利技术涉及一种金属材料时效工艺制度的快速确定方法，该方法为：制备若干个待测金属材料的试样，将一个试样进行连续升温三点弯曲实验获得连续升温载荷

【技术实现步骤摘要】
一种快速确定金属材料时效制度的方法

：
[0001]本专利技术属于金属材料加工与热处理
，涉及一种金属材料时效工艺制度的快速确定方法。

技术介绍
：
[0002]时效处理是指固溶处理后的金属材料或制品在室温或较高温度下保持一段时间，进而获得较高强度、硬度的热处理方法。时效处理的本质是沉淀强化，是金属材料的主要强化方法之一，在工程上有着广泛的应用[崔振择.金属材料及热处理[M].金属材料及热处理,2010]。
[0003]时效处理制度的基本参数是时效温度和时效时间。当时效时间固定时，同一成分的合金随时效温度的提高，强度和硬度增大，当温度增加到最大值后，若继续升高温度，则强度和硬度下降，即过时效；当时效温度固定时，随时间的延长强化效果逐渐增大，对某些合金在时效时间过长时会出现硬度和强度下降的情况。因此，只有制定合理的时效制度才能充分发挥时效处理的强化效果。
[0004]目前，时效制度的确定主要采用硬度法，即将固溶处理后的试样在不同温度下保温而后每隔一段时间取出样品，将样品表面氧化皮磨去并进行抛光处理后进行硬度测试，根据不同温度条件下硬度随时间的变化规律，确定合理的时效制度。采用硬度法通常需要测量几十个硬度数据，实验工作量大、周期长且人工误差较大。
[0005]此外，对于某些自然时效明显的合金，固溶处理后处于非平衡状态，在室温存储过程中容易发生自然时效。如固溶处理后的6000系铝合金，室温下Mg和Si原子会发生团聚现象而形成不稳定的GP区，产生所谓的“停放效应”[苑锡妮,刁可山,曾渝,等.具有高自然时效稳定性和高烘烤硬化性的铝合金板材及其制造方法[P].上海：CN108118206A,2018
‑
06
‑
05.]，“停放效应”使样品的初始组织特征不一致，导致硬度法确定时效制度时的误差进一步增大。
[0006]和目前的硬度法相比，采用本专利技术的方法确定金属材料的时效制度具有所需试样少、测试周期短、人为误差小等优点。

技术实现思路
：
[0007]本专利技术公开了一种快速确定金属材料时效制度的方法，以解决现有技术的上述技术问题以及其他潜在问题中的任意问题。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种快速确定金属材料时效制度的方法，所述具体包括以下步骤：
[0009]S1)制备若干个待测金属材料的试样，备用；
[0010]S2)将其中一个待测试样通过连续升温三点弯曲实验获得连续升温载荷
‑
温度曲线(加热升温速率V
t
相同)，并根据连续升温载荷
‑
温度曲线上的特征点，确定初步峰值时效温度T
p
；
[0011]S3)将剩余试样在T
p
以下的温度T
pi
进行等温三点弯曲实验，获得每个温度的等温载荷
‑
时间曲线，根据等温载荷
‑
时间曲线上的特征点确定每个T
pi
温度的载荷峰值位置对应的时间，即为T
pi
温度的峰值时效时间t
pi
；
[0012]S4)根据每个温度T
pi
的温载荷
‑
时间曲线的载荷峰值与等温载荷
‑
时间曲线的初始载荷计算后得到每个温度T
pi
的峰值硬化量L
Ni
，最终确定待测金属材料的时效制度。
[0013]进一步，所述S1)中的待测金属材料试样数量为3～10个，所述试样为经过固溶处理的片状试样；
[0014]试样尺寸符合GB/T232
‑
2010《金属材料弯曲试验方法》的要求。
[0015]进一步，所述S2)的具体步骤为：
[0016]S2.1)将试样置于三点弯曲U型样品台上，通过加载机构的压头对试样中心部位施加初始载荷；通过加载机构的压头对试样中心部位施加初始载荷并在后续加热或保温过程中保持压头位置恒定，初始载荷大小不超过试样的弹性极限；试样、U型样品台和压头均置于可连续升温且可保温的加热炉中。
[0017]S2.2)以一定的升温速率连续升温，通过数据采集计算机实时采集加热过程中载荷随温度的变化，当载荷超过峰值且发生明显下降时停止实验，获得连续升温载荷
‑
温度曲线；
[0018]S2.3)从S2.2)得到的连续升温载荷
‑
温度曲线的载荷峰值位置所对应的温度，即为所测试样的峰值时效温度值T
p
。
[0019]进一步，所述S2.2)中的升温速率V
t
为1℃～10℃/min。
[0020]进一步，所述S3)的具体步骤为：
[0021]S3.1)将剩余试样依次置于三点弯曲U型样品台上；
[0022]S3.2)设定不同的温度值T
pi
，为温度值的个数，以1℃～10℃/min的升温速率升温至温度值T
pi
，并在T
pi
温度下保温，通过数据采集计算机实时采集保温过程中载荷随时间的变化，获得的等温载荷
‑
时间曲线的载荷峰值位置对应的时间，即为每个T
pi
温度的峰值时效时间t
pi
。
[0023]进一步，所述S3.2)中的T
pi
的确定的具体步骤为：T
pi+1
＝T
pi
‑
T，其中，当i＝1时，T
pi
＝T
p
‑
T,i＝1、2、3
……
、n。
[0024]T的取值范围为5～50℃。
[0025]进一步，所述S4)的具体步骤为：
[0026]S4.1)将剩余试样的等温载荷
‑
时间曲线的载荷峰值与等温载荷
‑
时间曲线的初始载荷的做差，即得到剩余试样的t
pi
时间条件下的峰值硬化量L
Ni
；
[0027]S4.2)选取t
Pi
‑
(T
pi
/V
t
)≥30min且L
Ni
最大的等温载荷
‑
时间曲线所对应的温度作为时效温度、该温度下的峰值硬化时间作为时效时间。
[0028]一种服务器，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现上述的方法。
[0029]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述的方法。
[0030]首先通过三点弯曲实验获得连续升温载荷
‑
温度曲线，根据曲线上的特征点初步确定峰值时效温度(该峰值温度近似为短时高温时效的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速确定金属材料时效制度的方法，其特征在于，所述具体包括以下步骤：S1)制备若干个待测金属材料的试样，备用；S2)将其中一个待测试样通过连续升温三点弯曲实验获得连续升温载荷
‑
温度曲线，并根据连续升温载荷
‑
温度曲线上的特征点，确定初步峰值时效温度T
p
；S3)将剩余试样在T
p
以下的温度T
pi
进行等温三点弯曲实验，获得每个温度的等温载荷
‑
时间曲线，根据等温载荷
‑
时间曲线上的特征点确定每个T
pi
温度的载荷峰值位置对应的时间，即为T
pi
温度的峰值时效时间t
pi
；S4)根据每个温度T
pi
的温载荷
‑
时间曲线的载荷峰值与等温载荷
‑
时间曲线的初始载荷计算后得到每个温度T
pi
的峰值硬化量L
Ni
，最终确定待测金属材料的时效制度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1)中的待测金属材料试样数量为3
‑
10个，所述试样为经过固溶处理的片状试样；试样尺寸符合GB/T232
‑
2010《金属材料弯曲试验方法》的要求。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2)的具体步骤为：S2.1)将试样置于三点弯曲U型样品台上，通过加载机构的压头对试样中心部位施加初始载荷；S2.2)以一定的升温速率连续升温，通过数据采集计算机实时采集加热过程中载荷随温度的变化，当载荷超过峰值且发生明显下降时停止实验，获得连续升温载荷
‑
温度曲线；S1.3)从S1.2)得到的连续升温载荷
‑
温度曲线的载荷峰值位置所对应的温度，即为所测试样的峰值时效温度值T
p
。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2.2)中的升温速率为V
t
，V
t

【专利技术属性】
技术研发人员：张志豪，谢建新，张瑞芳，赵梓尧，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：