[發明專利]熱處理可強化鋁合金時效過程的在線監測方法

有效

• 申請號: 201711142006.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107723458B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 何洪;李落星
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C22F1/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

本發明涉及熱處理可強化鋁合金時效過程的在線監測方法，通過先建立關于待時效處理的熱處理可強化鋁合金樣品的電阻率與相應力學性能參數之間的對應關系的標準數據庫；在后續工業生產過程中，通過測定產品的電阻率，并與標準數據庫比對，即可預估預定升溫制度下，時效處理一定時間后，獲得的熱處理可強化鋁合金產品的相應力學性能參數。采用本發明的方法，可在時效過程中實時監測材料時效的效果，而無需待時效完成后取樣、制樣進行硬度或強度測試獲得其力學性能，簡單，有效，快速；可避免能耗的浪費；另外，現有取樣檢測的方法為破壞性的，對于不可加工破壞的產品，不適用。而本方法為無損檢測，不破壞材料，適用性強。

技術領域

本發明涉及金屬熱處理技術領域，涉及熱處理可強化鋁合金時效過程的在線監測方法，該方法尤其適用于Al-Mg-Si合金型材時效過程的在線監測。

背景技術

6000系(Al-Mg-Si)鋁合金具有成形性好、耐腐蝕性好、強度適中、外觀亮麗、無毒無污染、可焊性好、回收價值高等特點，在建筑、船舶、道路交通等領域應用廣泛，也被認為是汽車輕量化的理想材料。鋁合金材料壓力加工、成型包括鑄造、軋制、擠壓、拉拔等方法。

Al-Mg-Si合金的主要合金元素為Mg和Si，有時還在合金中添加少量的Cu或Mn元素以提高合金的力學性能。此類合金為可熱處理強化鋁合金，其最終性能是通過鑄錠均勻化和固溶處理、淬火和人工時效或自然時效獲得。淬火是指將鑄造、擠壓、軋制后的型材經500攝氏度以上快速冷卻，獲得過飽和固溶體。時效作為最后一道材料加工工序，在加熱到150～200攝氏度(具體溫度與合金含量有關)保持6-8h后，獲得最終需要的材料性能。時效的主要目的是讓固溶原子發生析出反應，形成第二相，從而起到析出強化的作用。如Al-Mg-Si合金型材的生產過程的各階段熱處理、物理過程、性能變化的關系如下：

工藝過程：1)固溶熱處理——2)淬火——3)堆放(自然時效)——4)人工時效；

物理過程：1)合金元素在基體中形成固溶體——2)快速冷卻形成過飽和固溶體——3)形成團簇、GP區等析出相——4)形成β或β+β'析出相；

性能變化過程：1)均勻化——2)形成固溶強化，強度、硬度比鑄錠稍高——3)強度、硬度提高，達到T4態力學性能——4)強度、硬度明顯提高，達到T6態力學性能；

以Al-Mg-Si合金型材為例，其生產的工藝過程為：1)鑄棒加熱，固溶處理——2)在擠壓機上熱擠壓——3)在線淬火——4)整形、鋸切——5)按生產節拍堆放——6)在時效爐中加熱時效處理——7)冷卻后對力學性能抽樣檢測(硬度、拉伸、電導率測試等)——8)包裝，出廠。

但在實際的生產過程中，由于產品在時效爐中的堆放、設備不穩定、時效爐溫度場不均勻等原因，經常發生抽檢力學性能不合格的問題，在這中情況下需要將產品或部分產品重新送入到時效爐中加熱進行補時效或重新時效。即產品的時效效果不能實時監測，需出爐冷卻后檢驗才可確定，這樣一來一回，需反復冷卻、加熱，消耗熱量大，加工時間也變得更長，降低工業生產效率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種熱處理可強化鋁合金時效過程的在線監測方法，以解決不能實時監測合金產品在時效過程中的時效效果的技術問題，通過實時監測判斷合金是否達到峰值時效的力學性能，縮短生產節拍，減少反復過程。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：熱處理可強化鋁合金時效過程的在線監測方法，包括如下步驟：

S1、取待時效處理的熱處理可強化鋁合金樣品，置于時效爐內，按預定升溫制度升溫，時效處理T₁時間后，測量熱處理可強化鋁合金樣品的電阻率ρ₁，測量完畢后，將該熱處理可強化鋁合金樣品從時效爐內取出，冷卻至室溫，測量熱處理可強化鋁合金樣品力學性能，獲得T₁時間下，熱處理可強化鋁合金樣品的電阻率ρ₁和相應力學性能參數；