[發(fā)明專利]一種鎂、鋁合金材料或構件的時效振動復合熱處理方法

無效

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• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102828015A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 張新明;葉凌英;康建可;鄧運來;唐昌平
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C22F3/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術領域

本發(fā)明涉及一種提高鎂、鋁合金材料或構件強度、減小殘余應力的時效熱處理方法，屬于熱處理領域。

背景技術

一般鎂、鋁合金材料或構件加工過程中均需經固溶－淬火－時效處理，淬火處理時容易產生殘余應力，在機械加工過程中容易導致失效或降低尺寸精度。隨著制造業(yè)對構件承載性能及尺寸精度要求的不斷提高，既需要獲得高力學性能，又需要大幅度消減其殘余應力。振動處理是采用使件振動來降低件內部殘余應力的一種方法，通過在件上施加一個大小一定的周期性循環(huán)動應力，使得動應力與殘余應力的合力超過材料的屈服極限，在件內部產生微小的塑性變形，從而使件中原有的殘余應力得到松弛和均化。然而，一般的振動消減殘余應力處理大多安排在強化熱處理之后，并在室溫下進行，相關的工藝流程為：固溶－淬火－時效－振動處理，從上述流程可以出，由于振動時材料屈服極限已經處于較高的水平，使得動應力與殘余應力的合力很難超過材料屈服極限，降低了振動消減殘余應力的效果。一般消減殘余應力的去應力退火相關的工藝流程為：固溶－淬火－時效－加工－去應力退火，從上述流程可以出，去應力退火會使鎂、鋁合金中此前在時效熱處理過程中形成的強化相粗化、甚至失去與基體的共格特性，從而降低強度。

綜上所述，鎂、鋁合金材料或構件經一般的固溶-淬火-時效處理流程后，雖然能獲得高強度，但殘余應力大。針對這種不足提出的固溶-淬火-時效-振動處理流程，雖能消減部分殘余應力，但由于振動處理選擇在屈服強度較高的時效狀態(tài)，降低了振動消減殘余應力的效果。

發(fā)明內容

為了降低鎂、鋁合金材料或構件的殘余應力，本發(fā)明提供一種鎂、鋁合金材料或構件的時效振動復合熱處理方法，在材料或構件時效熱處理過程中引入振動，即提高強度，又降低殘余應力。

為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明的技術方案是：一種鎂、鋁合金材料或構件的時效振動復合熱處理方法，包括以下步驟：

步驟一：將需處理的鎂合金件或鋁合金件固定于加熱爐內，再將加熱爐置于設有激振器的振動平臺上；

步驟二：在合金件加熱時同時通過振動平臺進行振動。

所述的方法，所述的步驟二中，在振動過程中至少在一對相互垂直的方向上各施加一次振動，且每次振動持續(xù)時間少于0.25h，可根據(jù)件的結構復雜程度、殘余應力的分布情況及熱處理制度確定進行多次振動，振動的間隔時間可任意變化。振動次數(shù)越長，施加振動的相互垂直的方向數(shù)越多，消減殘余應力的效果越明顯。

所述的方法，所述的步驟二中，合金件的加熱溫度范圍為100～350℃。

所述的方法，所述的步驟二中，在加熱時采用保護性氣氛對合金件進行防氧化保護，保護性氣氛可選擇SF₆、SO₂、CO₂、惰性氣體等。

所述的方法，所述的步驟二中，在進行振動之前，先測試加載合金件后振動平臺的固有頻率f，獲得固有頻率f后，通過調節(jié)激振器功率，使振動平臺在0.75~0.95倍固有頻率f的激振頻率范圍內獲得50~100m/s²的加速度，再以此時激振器的功率狀態(tài)為基準對合金件進行振動處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有同類型技術相比，將一般的“固溶－淬火－時效－振動”四個工序合并為三個工序，即“固溶－淬火－時效＋振動”，將一般在“時效”之后才進行的振動提前到與時效過程中進行。這樣能帶來以下好處：一是淬火后材料的屈服強度比時效后的低，動應力與殘余應力的合力更容易使局部產生微小塑性變形，從而消減殘余應力。二是局部微小塑性變形能促進析出強化相非均勻形核、長大，不僅縮短了時效時間，節(jié)約能源，而且有利于析出相均勻分布，從而獲得比一般時效處理更高的強度。

本發(fā)明與現(xiàn)有同類型技術相比，由于至少在一對相互垂直的方向上通過激振器施加振動，使不同方向的殘余應力均能得到消減。因此，施加振動的相互垂直的方向數(shù)越多，消減殘余應力的效果越好。此外，隨著時效的進行，材料的性質不斷變化，從而其固有頻率也會相應發(fā)生變化，因此，多次進行振動，振動累積時間越長，消減殘余應力的效果越好。

具體實施方式

以下實施例采用鉆孔應變釋放法，按CB3395-1992測量板材的殘余應力；采用拉伸試驗法，按GB/T228-2010測量板材的常溫力學性能。

實施例1