[發(fā)明專利]一種Al?Cu?Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710051613.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107151767A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志卿;趙云龍;馬秀良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C22F1/057
• 分類號: C22F1/057
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬強(qiáng)化處理領(lǐng)域，特別是涉及到一種在航空、航天和交通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用廣泛地Al-Cu-Mg鋁合金同步強(qiáng)韌化加工工藝方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的工業(yè)上廣泛應(yīng)用Al-Cu-Mg鋁合金，是常見的可熱處理強(qiáng)化型合金。國外代號為2×××系列合金，國內(nèi)代號為LY××系列合金。由于該合金體系應(yīng)用多年，各工業(yè)企業(yè)采用一種規(guī)定性熱處理方法。其方法為：495℃條件下固溶化處理后為增加強(qiáng)度施以室溫條件下5％左右的永久冷拉伸變形以去除殘留應(yīng)力，再經(jīng)室溫條件下的自然時效(即T351加工工藝方法)。經(jīng)該工藝處理后合金具有較高的強(qiáng)度(400MPa左右)、優(yōu)異的抗疲勞性能和一定的抗腐蝕能力。

為了滿足航空、航天和交通運(yùn)輸業(yè)對該系列鋁合金綜合性能的要求，充分挖掘合金的使用性能，近年來國際上出現(xiàn)了利用等徑角擠壓(ECAP,Equal Channel Angular Pressing)，高壓扭轉(zhuǎn)(HPT,High Pressure Torsion)，摩擦攪拌(FSP，F(xiàn)riction Stir Processing)和反復(fù)疊軋等劇烈塑性變形方法顯著提高純金屬和合金的強(qiáng)度的報道。但大都無法解決合金強(qiáng)韌性“倒置關(guān)系”的難題。

由于2系列鋁合金是可熱處理型合金，通過熱處理可以調(diào)控鋁合金組織結(jié)構(gòu)，因而目前可以利用劇烈索性變形和熱處理結(jié)合的方法提高該系合金的性能。

Cheng等利用液氮條件下冷軋變形和隨后的時效處理可使2xxx和7xxx系列鋁合金的屈服強(qiáng)度分別達(dá)到580MPa和650MPa，伸長率分別達(dá)到18％和8.9％。Kim等利用ECAP和時效方式使2xxx合金顯著提高強(qiáng)度的同時保持較高伸長率。但液氮環(huán)境下的軋制工藝適于實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的理論研究，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，通過劇烈塑性變形加上淬火后的時效處理方法，其加工工藝簡便、步驟簡潔、操作方便的適于工業(yè)生產(chǎn)、有效挖掘合金性能，且有效解決鋁合金強(qiáng)塑性“倒置關(guān)系”。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，采用室溫條件下冷軋加人工時效處理，其主要步驟如下：

第一步：固溶處理：樣品進(jìn)行495℃±10℃條件下50～70min的固溶處理；

第二步：水淬處理：將樣品取出后立即投入到溫度為20～30℃水中，保持時間為20～40min；

第三步：室溫冷軋加工：在室溫冷軋將上述切割后樣品進(jìn)行冷軋，控制每次壓縮比不超過5％，進(jìn)行多道次小壓縮量冷軋；

第四步：人工時效處理：在185℃±10℃不同時間的時效熱處理。

所述的Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，固溶后水淬處理時，樣品轉(zhuǎn)移時間<3s。

所述的Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，壓縮比為：(壓縮前板料厚度-壓塑后板料厚度)/壓縮前板料厚度，總壓縮比為10％至50％。

所述的Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，時效時間不超過800min。

所述的Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝，時效時間優(yōu)選為600～780min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

1、本發(fā)明Al-Cu-Mg合金同步強(qiáng)韌化加工工藝包括合金的固溶處理、淬火、室溫條件下的冷軋?zhí)幚怼⑷斯r效處理和自然時效等步驟，提高了該系合金的抗拉強(qiáng)度極限、屈服強(qiáng)度極限和延伸率。與傳統(tǒng)的T351工藝方法比較，通過該加工工藝處理的合金屈服強(qiáng)度提升了64％，伸長率提高95％，達(dá)到了同時提高合金強(qiáng)度和塑性的目的。

2、采用本發(fā)明加工工藝可以用于型材生產(chǎn)企業(yè)，在不增加設(shè)備投入條件下，利用現(xiàn)有的軋制和熱處理設(shè)備，在常溫下經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出具有更高屈服強(qiáng)度和更好延伸率的2×××系列合金，從而滿足航空、航天和交通運(yùn)輸企業(yè)對該系合金性能的更高需求。

3、本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、可顯著提升鋁合金強(qiáng)塑性配合，又適于工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

圖1(a)-圖1(b)為T351處理樣品與同步強(qiáng)韌化加工工藝樣品的σ_0.2和δ比較。其中，圖1(a)為σ_0.2隨時效時間變化曲線，圖1(b)為δ隨時效時間變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1