[發明專利]調控鋁合金構件應力松弛行為的方法

在審

• 申請號: 201810652403.2
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108754363A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 湛利華;楊有良;劉春輝;馬子堯
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/057
• 分類號: C22F1/057;C22F1/053;C22F1/04
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 鄭雋;吳婷

本發明提供一種調控鋁合金構件應力松弛行為的方法，包括以下步驟：預處理可時效強化鋁合金構件，得到預應力構件；時效處理預應力構件，得到應力松弛構件；預處理步驟為向鋁合金構件表面均勻施加擠壓力或拉伸力，經過所述預處理步驟后預應力構件的厚度相對鋁合金構件的厚度擠壓或拉伸1％～10％。該方法能夠大幅縮減時效次數和時間，提高效率，避免多次長時間時效對材料性能造成的損傷。該方法處理后所得構件最終力學性能不低于初始狀態性能，甚至得到提高。

技術領域

本發明涉及鋁合金構件精密加工制造技術領域，具體的涉及一種調控鋁合金構件應力松弛行為的方法。

背景技術

大型整體鋁合金構件由于具有比強度高、結構效率高等優點，越來越廣泛地應用在航空航天裝備的關鍵結構中，例如用作機翼和機身的連接件、火箭貯箱網格壁板及瓜瓣等構件。

這類構件通常先采用金屬成形方法得到毛坯件，然后采用機械加工方法加工毛坯件得到精確外形。機加工過程中構件內部殘余應力會釋放并重新分布，導致構件出現變形、翹曲、開裂等現象。目前主要是采用常規的多次長時間時效的方法來消減殘余應力，但常規的鋁合金時效制度去除殘余應力效果并不明顯，構件在加工過程中仍會產生變形，需要多次返工；而且多次時效后性能會有所降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調控鋁合金構件應力松弛行為的方法，該發明解決了現有大型整體鋁合金構件在機加工過程中，所產生大量殘余應力消除不明顯而導致嚴重變形；多次返工；多次時效降低材料性能的技術問題。

本發明提供一種調控鋁合金構件應力松弛行為的方法，包括以下步驟：

預處理鋁合金構件，得到預應力構件；時效處理預應力構件，得到應力松弛構件；預處理步驟為向鋁合金構件表面均勻施加擠壓力或拉伸力，經過所述預處理步驟后預應力構件的厚度相對鋁合金構件的厚度擠壓或拉伸1％～10％。

該方法中的預處理步驟，能使構件內部基體產生大量位錯及位錯組態，為析出相的形核和長大提供位置。同時按上述處理量進行預處理，還能防止時效步驟影響所得應力松弛構件的各項性能。經過預處理的預應力構件，再繼續進行后續的時效，能更好的結合欠時效階段鋁合金構件內，析出相不斷形核析出和長大，從而保持并提高所得構件，時效后的各項性能。所處理構件為可時效強化鋁合金構件，可時效強化鋁合金構件是指合金構件經過固溶淬火后內部基體形成含有大量溶質原子和空位的過飽和固溶體；并且在一定溫度下，隨著時間的延長，過飽和固溶體內的溶質原子偏聚形成細小彌散分布的析出相，而析出相有助于材料強度的提高，因此把上述經過固溶淬火后發生析出強化的鋁合金構件稱為可時效強化鋁合金構件。

可選的，所述鋁合金構件為2系鋁合金材料、6系鋁合金材料或7系鋁合金材料制成的所述鋁合金構件。鋁合金構件為2系鋁合金材料、6系鋁合金材料或7系鋁合金材料中任一制成的所述鋁合金構件。以上2、6、7系鋁合金材料即可時效強化鋁合金構件，也稱為系列鋁合金材料。

可選的，時效為人工時效。

可選的，時效步驟中處理時間在鋁合金構件的欠時效時間范圍內。可根據具體所處理鋁合金材料的性能，要求進行時效時間的選擇，例如Al-Cu-Mn合金控制在18小時內。預處理步驟中1％～10％的處理量和欠時效時間的匹配制度下，材料的殘余應力大幅消減。

可選的，鋁合金構件為經過鍛造的鍛件毛坯。此處的鍛造是指利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，包括鍛壓。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。

可選的，鋁合金構件的尺寸≥0.5m。