[發明專利]一種鋁合金淬火態恢復-成形一體化工藝

在審

• 申請號: 201711311506.4
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108048767A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 劉春輝;湛利華;徐凌志;馬培培;徐永謙
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;B21C37/02;B21D37/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種鋁合金淬火態恢復?成形一體化工藝，將室溫放置的鋁合金板材以大于15℃/min的加熱速率非等溫加熱至150?210℃，然后立即將板材在1?2min內轉移到成形設備上成形，成形后的構件在1天內進行時效熱處理強化，本發明工藝可以使長時間室溫存儲的鋁合金恢復至接近淬火態，強度顯著下降而成形能力提升，該一體化工藝有利于高強鋁合金的形性協同控制。

技術領域

本發明屬于鋁合金的熱處理和成形技術領域，特別涉及一種可以顯著消減自然時效硬化效應的鋁合金淬火態恢復-成形一體化工藝。

背景技術

鋁合金密度低且比強度高，其在航空航天以及汽車領域已經得到了廣泛應用。為了減輕重量，火箭的燃料貯箱，飛機機身的蒙皮和壁板以及汽車車身等重要結構件都大量采用了鋁合金。目前，工業上用于制造關鍵零部件的鋁合金主要是可熱處理強化的變形鋁合金，比如2xxx系、6xxx系和7xxx系鋁合金。這些鋁合金的強度主要由固溶淬火后溶質原子在時效過程形成的析出相貢獻，因此時效工藝對獲得優良的力學性能至關重要。另外一個特點是這些鋁合金在淬火后停放階段具有明顯的自然時效硬化效應，1天后強度可以升高100MPa以上。而鋁合金廠家生產的鋁合金運輸到機械制造廠需要較長的時間，一般需要1周甚至更長(特別是進口材料)，因此用于構件制造的鋁合金基本不可能是淬火態。目前制約鋁合金更廣泛應用的主要是其室溫成形性較鋼材較差，其深沖性能、延伸率和楊氏模量均遠低于鋼材，因此鋁合金成形制造難度大，且成形后零件回彈嚴重，成形精度低。

為了改善鋁合金的成形性，目前的解決方案主要是在高溫(遠高于室溫)成形。例如國內公開號為CN103695817A的發明專利“一種可熱處理鋁合金同步淬火熱成形工藝”提出一種可熱處理鋁合金同步淬火熱成形工藝，該發明將淬火與熱成形工藝同步，在接近固溶溫度下進行成形，并在之后配以適當的時效處理。該工藝雖然可以在保證鋁合金產品性能的基礎上實現構件精確成形，但工裝設計難度大，模具復雜，制造成本高，而且機械廠需要對鋁合金固溶處理，過燒風險較大。國內公開號為CN106583489A的發明專利“高強鋁合金板材回歸成形一體化工藝”提出一種高強鋁合金板材回歸成形一體化工藝，該發明對T6處理的高強鋁合金在時效溫度和固溶溫度之間加熱保溫完成回歸處理，待板料放入模具后快速合模完成成形和快速冷卻，零件成形后再進行常規時效處理。該工藝將鋁板RRA工藝中的回歸處理與沖壓成形相結合，成形溫度降低，可以一定程度上降低能耗，縮短制造流程。但該工藝是對T6處理的合金成形，即使在回歸溫度下鋁合金強度仍然較大，成形難度增大，難于生產厚板，而且處理不當會對后續時效強化產生負面影響。高強鋁合金一般在淬火態下強度最低，延伸率最大，最適合于成形。國內公開號為CN104694865A的發明專利“一種鋁合金的電脈沖回歸處理方法”公開了一種鋁合金的電脈沖回歸處理方法，利用脈沖電流對室溫下自然時效的鋁合金處理，鋁合金可以回歸到接近淬火態。但該方法只適合于小樣品，根本沒法實際應用在復雜構件上進行處理。

現在工業的發展對鋁合金構件性能和成形精度都提出了更高的要求，構件大型化趨勢明顯，需要加工板材的厚度也逐漸加大。另外，考慮成形的同時還要綜合考慮成形工藝對成性的影響。綜上可知，開發低成本的便于實際應用的提高鋁合金成形性的工藝對生產高品質鋁合金構件非常重要。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種鋁合金淬火態恢復-成形一體化工藝，該工藝可以使長時間室溫存儲的鋁合金恢復至接近淬火態，強度顯著下降而成形能力提升，該一體化工藝有利于高強鋁合金的形性協同控制。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種鋁合金淬火態恢復-成形一體化工藝，將室溫放置的鋁合金板材以大于15℃/min的加熱速率非等溫加熱至150-210℃，然后立即將板材在1-2min內轉移到成形設備上成形，成形后的構件在1天內進行時效熱處理強化。

本發明所述鋁合金主要指自然時效硬化效應明顯的7xxx系、2xxx系和6xxx系合金。