基于非等温时效的制造技术

本发明专利技术属于铝合金热处理技术领域，涉及一种基于非等温时效的

【技术实现步骤摘要】
基于非等温时效的7055铝合金焊接接头的热处理工艺


[0001]本专利技术属于铝合金热处理
，涉及
7xxx
系铝合金，尤其涉及一种基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺
。

技术介绍

[0002]随着化石能源的消耗，全球变暖和能源危机越来越严重，节能减排迫在眉睫，高性能轻量化结构的应用对减少燃料消耗和排放至关重要，比如在汽车行业，每减重
10
％就能够使得燃油经济性效益提高6～8％
。7xxx
系铝合金具有密度小
、
比强度高
、
耐腐蚀性能良好等优点，在航空航天
、
汽车和船舶领域有着广泛的应用
。
其中
7055
铝合金作为变形铝合金中强度最高的合金，已被用于多种结构中，如先进民用飞机上翼蒙皮
、
座轨
、
框架
、
螺旋桨
、
油箱
、
壁板和起落架支柱等
。
[0003]7xxx
系铝合金常用的焊接方法包括摩擦搅拌焊
(FSW)、
熔融惰性气体焊
(MIG)、
非熔化极惰性气体保护电弧焊
(TIG)
和电子束焊接
(EBW)
等
。
在这些传统的焊接过程中，所形成的焊接接头普遍存在：力学性能不足
、
微观组织粗大
、
易产生热裂和断裂，熔化焊接头软化严重
、
韧塑性差等问题
。7055
铝合金组件在使用过程中，不可避免地需要进行焊接
。
对于采用喷射成形
7055
铝合金所制备的形状复杂
、
大型零部件，无法采用全机械化的
FSW
进行焊接，只能通过熔化焊
。
传统的焊接工艺中，
7xxx
系铝合金常用焊丝
ER5356
和
ER5183
等得到的焊接接头，虽然能解决结晶及液化裂纹等缺陷，但是抗拉强度低，仅为
240MPa
左右，且脆性大
。
难以获得高强度的喷射成型
7055
铝合金熔化焊焊接接头，以及焊接头软化的问题，严重限制了喷射成形
7055
铝合金的应用范围
。
[0004]现有技术中公开了不少强化铝合金焊接接头的技术方案，例如
CN113263279A
提高可热处理强化铝合金搅拌摩擦焊接接头性能的方法，可以避免焊接接头部位时效析出相的溶解和长大，抑制焊接接头的软化，提高焊接接头的强度和塑性，最终获得组织致密
、
强度达到母材强度
85
％以上的焊接接头
。
但是该方法获得的焊接接头抗拉强度比较低，综合力学性能比较差，难以满足铝合金作为某些结构件的性能要求，在进行搅拌摩擦焊接之前，需要对板材进行深冷处理，对固溶淬火状态的铝合金需通过添加液氮的方式保持低温环境，工艺复杂且成本比较高，难以开展大规模生产
。
[0005]再比如，
CN104233124A
一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，经对焊接后的高强铝合金进行固溶处理和人工时效，使接头软化问题得到很好的改善，通过对试件的硬度测试和拉伸试验，该专利技术可使焊接接头的强度恢复至母材的
80
％以上
。
但是该方法获得的焊接接头，其抗拉强度依旧比较低
(
未超过
500MPa)
，力学性能不够突出，无法满足
7055
铝合金在一些高强度服役条件下的性能要求，且需要固溶
+
人工时效的热处理方式，耗费时间，生产周期较长
。
抗拉强度比较低
。
[0006]再比如，
CN105349763A
一种高强度铝合金焊接接头的焊后热处理工艺，经对
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
合金热轧板材的
TIG
焊接头进行双级固溶处理，包括双级固溶
+
室温水中淬火
+
人工时效，最终的人工时效使焊缝和母材均达到较高的硬度值，从而保证焊接接头具有高的
强度
。
但是该方法采用双级固溶工艺，耗费能源，工艺较为复杂，而且人工时效需要耗费大量的时间，生产周期漫长，市场竞争力低
。
虽然可以和本专利技术得到类似的强度效果，但是耗费时间过长，需要多种热处理方式，工艺繁琐，成本较高
。
类似的，
CN111850436A
一种同时提高高强韧铝合金基体强度和焊接接头强度的热处理方法
。
对高强韧铝合金依次进行固溶前弥散相预析出处理
、
固溶处理和双级时效处理，在提高合金基体强度的基础上，同时提高了合金
MIG
焊接接头强度
。
但是焊接接头的性能依然没有得到大幅提升
(
未超过
500MPa)
，步骤较为繁琐，且需要固溶前弥散相预析出处理需要6～
8h
，比较耗费时间，工艺较为繁琐
。
[0007]尚未见公开能够同时提高喷射成形
7055
铝合金焊接接头的强度和塑韧性的技术方案
。

技术实现思路

[0008]为了改善
7XXX
系列铝合金焊接接头处易开裂，微观组织粗大等问题，提高焊接接头的韧塑性和强度，本专利技术公开一种基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺
。
[0009]技术方案
[0010]一种基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺，包括如下步骤：
[0011](1)
对待焊接板材
7055
铝板进行
TIG
焊接，所用焊丝为含有
Y
和
TiB2的复合焊丝；
[0012](2)
对所得到的
7055
铝合金
TIG
焊接接头进行固溶，其中保温温度
300
～
[0013]500℃
，保温时间1～
5h
；
[0014](3)
固溶后的焊接接头进行非等温时效处理，具体为：将焊接接头从室温加热到
100℃
，升温速率
10
～
100℃/h
；当温度达到
100
～
500℃
时，开始冷却，冷却速率
10
～
100℃/h
，待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
对待焊接板材
7055
铝板进行
TIG
焊接，所用焊丝为含有
Y
和
TiB2的复合焊丝；
(2)
对所得到的
7055
铝合金
TIG
焊接接头进行固溶，其中保温温度
300
～
500℃
，保温时间1～
5h
；
(3)
固溶后的焊接接头进行非等温时效处理，具体为：将焊接接头从室温加热到
100℃
，升温速率
10
～
100℃/h
；当温度达到
100
～
500℃
时，开始冷却，冷却速率
10
～
100℃/h
，待冷却到
100℃
时，以冷却速率
20
～
100℃/h
冷却到室温
。2.
根据权利要求1所述的基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺，其特征在于：步骤
(1)
中所述复合焊丝，是在母材
7055
的基础上，还含有
Y1
～
2wt.
％，
TiB
21～
2wt.
％
。3.
根据权利要求1所述的基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺，其特征在于：步骤
(1)
中采用
Panasonic YC
‑
500wxN
型
TIG
焊机进行焊接，焊接板材为
T76
热处理后的喷射成形
7055
铝板，铝板开
60
°
V
型坡口，钝边
2mm
，间隙为
4mm
，采用对接接头，焊接电流
170A
，焊接速度为
42mm
·
min
‑1，保护气氩气流量为
20L
·
min
‑1，喷嘴直径
8mm。4.
根据权利要求1所述的基于非等温时效的
7055
铝合金焊接接头的热处理工艺，其特征在于，步骤
(1)
中的复合焊丝，其制备方法包括如下步骤：
A、
将氟钛酸钾
K2TiF6、
氟硼酸钾
KBF4充分搅拌混合并完全烘干得到混合盐；

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立军，袁伟霞，韩海伟，许俊华，喻利花，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：