[發明專利]一種利用電磁場時效強化鋁合金的方法

有效

• 申請號: 201410548408.2
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104264088A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 劉玉振;湛利華;馬強強;趙嘯林;黃明輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F3/00
• 分類號: C22F3/00;C22F1/04
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及有色金屬材料電磁場熱處理技術領域，特別地，涉及一種利用電磁場時效強化鋁合金的方法。

背景技術

在實際生產中，廣泛利用時效硬化現象來提高2系鋁銅合金的強度。根據合金性質和使用要求，可采用不同的常規時效工藝，主要包括單級時效、分級時效、形變時效和回歸再時效處理等。而近年來，隨著國內外學者將電磁場手段應用到材料領域，并取得了一定成果，其作為改善材料組織、性能的新方法逐步被認知。金屬材料的電磁固態相變過程研究主要包括了回復、再結晶、析出、鐵素體、珠光體、馬氏體、貝氏體相變等多種轉變過程，這些轉變都有可能受到磁場的影響。

從文獻來看，目前從事磁場下有色合金固態相變——沉淀相析出方面的研究，其磁場特征多為穩恒強磁場。穩恒強磁場特征表現為磁場由多由超導產生，磁場方向不變，磁場強度在1T(含)以上。以下為國內外學者在穩恒強磁場方面的研究現狀：

1、任曉等研究了穩恒強磁場下對Al-Cu擴散偶界面中間相形成和生長的影響，磁場強度分別為3T、5T，結果發現：隨磁場強度的增加中間相組成發生了變化，且其擴散系數具有方向性。

2、劉萬忱等對Al-Cu合金進行了時效處理，其時效制度是：磁場強度10T，時效溫度190℃，時效時間24h，指出磁場提高了合金硬度，縮短了時效析出時間，增加了晶界析出相的數量，分析認為是由于強磁場的作用增加了時效轉變擴散系數。

3、胡建軍等對Al-4wt％Cu合金時效析出的影響進行了研究，磁場強度為10T，時效溫度130℃、190℃經不同時間時效處理，結果發現施加強磁場導致了合金的擇優取向法相明顯的變化。

4、王恩剛等研究了Cu-15％Fe合金的強磁場時效行為，結果發現基體中的Fe含量較低，表明強磁場在一定程度上促進了Fe在Cu基體中的析出。若在居里點以上進行時效處理時，Cu基體中的Fe原子為順磁性，磁化率值小，單位體積磁化能變化也小；而在居里點以下進行時效處理時，Cu基體中的Fe原子為鐵磁性，磁化率迅速增加，單位體積磁化能變化較大。對于居里點下時效處理時(500℃)原子的擴散系數大于居里點以上時效處理時(800℃)原子的擴散系數，因而居里點一下時效處理擴散較快，基體中的原子析出較多。

5、劉曉鵬等研究了Ti-Ni形狀記憶合金中Ti₃Ni₄相時效析出及相變行為的影響，磁場強度為5T、10T，時效溫度500℃、時間2.5h時效處理，TEM觀察顯示，晶界附近的Ti₃Ni₄析出相數量明顯減小，究其原因可能磁場阻礙了晶粒內部的Ni向晶界周圍遷移，抑制了Ti₃Ni₄相的形核。

綜上所述，對于Al-Cu合金、Fe-Cu合金強磁場促進了第二相的析出，而Fe-Cu合金存在居里點，居里點以上溫度時效時Fe原子的析出反而低于居里點一下時效溫度時的Fe原子的析出；對于Ti-Ni合金施加強磁場反而抑制了Ti₃Ni₄相的形核。穩恒強磁場在有色合金時效處理中的表現復雜而又多變，其作用機理還有待進一步研究，同時獲取強磁場的手段也要多借助于超導技術發展，目前在工業化方面還存在一些限制。

發明內容

本發明目的在于提供一種利用電磁場時效強化鋁合金的方法，以解決穩恒強磁場難以獲得，從而影響工業化實施推廣的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種利用電磁場時效強化鋁合金的方法，包括以下步驟：

A、固溶處理：將固溶爐升溫到固溶溫度，將鋁合金放入固溶爐中進行處理，保溫后取出；

B、快速淬火：將固溶處理后的鋁合金放入裝有水溶液的水槽中進行淬火；

C、時效強化：將時效爐升溫到時效溫度，將淬火后的鋁合金放入時效爐中，同時施加交變磁場，對鋁合金進行電磁場時效處理，直至時效時間結束；交變磁場強度為0.04～0.1T；時效溫度為165～190℃，時效時間為3～24h。

優選的，交變磁場的頻率為0-400Hz。

優選的，交變磁場的頻率為40-60Hz。

優選的，快速淬火步驟中的淬火轉移時間不超過30S。

優選的，交變磁場為單相磁場。

優選的，固溶處理步驟中的固溶溫度為500-545℃，固溶保溫時間為30～45min。

優選的，鋁合金平板與磁力線垂直放置。

本發明具有以下有益效果：