[發明專利]提高固溶冷變形后時效強化鋁銅鎂銀合金力學性能的方法

有效

• 申請號: 201110093645.0
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN102206794A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 劉志義;李堯;周璇瑋;陳旭;黃文杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/057
• 分類號: C22F1/057
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種提高固溶冷變形后時效強化鋁銅鎂銀合金力學性能的方法。屬于金屬材料熱處理技術領域。

背景技術

在高Cu/Mg比的Al-Cu-Mg合金中加入微量Ag能誘發合金析出一種新的時效強化相(Ω相)。由于強化相具有高的時效硬化能力和良好的熱穩定性，使得該合金與Al-Cu-Mg系的2024、2618等合金相比，具有更加優異的室溫和高溫力學性能。

該系合金的時效是新型強化相Ω和θ′相的競爭析出過程。研究表明，較高的時效溫度有利于Ω相的析出，但時效前的預變形有利于θ′相的析出。通常，合金板材在固溶淬火后會發生變形，實際生產中固溶淬火后的板材需要進行矯直變形，但矯直變形引入的高密度位錯抑制了主要強化相Ω的析出，促進θ′相的析出，從而會降低合金的室溫和高溫力學性能。因此，如何通過一種合適的時效處理工藝來減少或消除矯直變形對Ω相析出及板材力學性能的不利影響，提高合金的室溫和高溫力學性能，是Al-Cu-Mg-Ag合金研制開發所亟需解決的問題。

目前出現的多級時效處理(T6I4和T6I6)，相對于單級時效處理T6而言，可提高合金的強度和斷裂韌性。典型的T6I4處理工藝包括兩個階段，首先高溫欠時效處理后淬火冷卻，然后25～65℃低溫時效一段時間，其工藝原理是利用第一階段高溫欠時效提高G.P.區的形核率，然后在后續較低溫度下發生第二次析出，從而大幅度提高強化粒子的彌散度及合金的力學性能。T6I6熱處理是將經過T6I4處理后的試樣提高到較高溫度下繼續進行時效，使得前期析出的G.P.區向過渡相轉變，進一步提高力學性能。由此可見，T6I4和T6I6處理并不包含對兩個相競爭析出的控制，而且T6I4和T6I6熱處理工藝中第二級低溫時效所需時間長，一般為2周，其處理對象主要針對未經過變形處理的合金。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單合理、可有效提高時效強化鋁銅鎂銀合金固溶冷變形后的室溫和高溫力學性能，減少或消除冷變形對鋁銅鎂銀合金力學性能不利影響的方法。

本發明提高固溶冷變形后時效強化鋁銅鎂銀合金力學性能的方法是采用下述方案實現的：

將經過固溶冷變形時效強化鋁銅鎂銀合金加熱至195-205℃，保溫5-30min，進行高溫人工時效；然后，以40～80℃/min的冷卻速度降溫至165-185℃，保溫6-20小時進行峰值時效后，出爐空冷。

本發明中，所述鋁銅鎂銀合金的組分的重量百分比為：Cu?4.3-4.96％，Mn?0.2-0.28％，Mg0.39-0.81％，Ag?0.52-1.2％，Zr?0.1-0.25％，余量為Al。

本發明中，所述冷變形為冷軋變形或冷拉變形；所述冷變形的變形量為：2-6％。

本發明中，所述固溶溫度為：505-515℃。

本發明采用上述工藝方法，經實驗表明，高溫有利于Ω相的析出，不利于θ′相的析出。與低溫單級峰值時效(165-185℃)相比，矯直變形的合金板材采用高溫單級峰值時效(200℃)處理后，有利于Ω相的析出，提高了Ω相在析出相中的數量和比例，并由此提高合金的高溫強度。但由于合金在高溫下時效析出的析出相彌散度低，導致合金的室溫強度低。與傳統的單級時效峰值相比，矯直變形的合金板材經過雙級時效處理后，Ω相的數量及彌散度增大，其室溫和高溫拉伸性能都明顯提高，延伸率仍保持在較高水平。

與低溫單級峰值時效相比，合金采用雙級時效處理后，第一級的高溫時效有利于Ω相的析出，而抑制θ′相的析出。同時在高溫時效階段，合金中冷變形引入的位錯發生回復，降低了位錯密度，減少了在第二級低溫時效階段θ′相的形核位置，從而進一步抑制θ′相的析出。因此，合金經過雙級時效處理后，θ′相的數量明顯減少，而Ω相的數量和密度顯著提高，其室溫和高溫強度也同時提高。

與高溫單級峰值時效相比，合金采用雙級時效處理，在高溫時效階段析出的Ω相在第二級低溫時效階段的長大變慢，而高溫時效階段形成的Ag-Mg原子團在第二級低溫時效階段繼續作為Ω相的核心，促進Ω相的析出。并且由于低溫下析出的臨界形核半徑小，析出相的形核率和彌散度均高。因此，合金中不僅析出Ω相的數量增多，而且析出相的彌散度也大幅度提高，使得矯直變形的合金板材在室溫和高溫下的拉伸性能都得以提高。

綜上所述，本發明工藝方法簡單合理，通過雙級時效熱處理工藝，使固溶冷變形后的時效強化鋁銅鎂銀合金獲得更多的Ω相，降低冷變形對力學性能的不利影響，從而提高合金在室溫和高溫下的拉伸性能，適于工業化應用。

附圖說明