[發明專利]一種基于脈沖電流的鋁合金強韌化方法

在審

• 申請號: 201910593245.2
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110241367A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 趙宇光;王藝橦;潘棟;徐曉峰;種雪穎
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C22F1/047
• 分類號: C22F1/047;C22F1/057;C22F3/00;C22C21/08;C22C21/16
• 代理公司: 深圳市漢唐知識產權代理有限公司 44399
• 代理人: 彭益宏

本發明公開了一種基于脈沖電流的鋁合金強韌化方法，具體工藝為將鋁合金進行傳統處理與電脈沖處理相結合的處理方式。該方法具有瞬時快速、高能量、強沖擊、極端非平衡、多功能性等特點，通過調整脈沖電流處理參數，循環次數、方式和控冷技術結合可實現鋁合金的固溶、時效、再結晶等處理效果，得到不同的組織結構和強韌性配合，滿足多種不同服役條件的要求。與傳統的固溶后人工時效的試樣相比，經過本專利處理方法處理過的鋁合金，可在較短時間內析出數量更多，且尺寸更小的納米級析出相，其綜合力學性能在毫秒量級內就可得到極大的提高，顯著提高了工作效率。該方法可用于鋁合金的強韌化等領域。

技術領域

本發明涉及材料加工和制備技術領域，主要應用于各種工業鋁合金的強韌化處理。

背景技術

鋁合金具有良好的強度和塑性，兼具優良的焊接性能和耐腐蝕性，廣泛應用于汽車、軌道交通及航空航天等領域，根據強化方式可分為熱處理強化型鋁合金和不可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化鋁合金型主要通過細化晶粒，控制再結晶來提高強度，而可熱處理強化鋁合金除上述機制外，還可通過析出強化來有效提高強度。然而工業技術的不斷發展，對鋁合金的加工及制備提出了高效率，短流程的要求，對鋁合金力學性能的要求也越來越高。傳統的熱處理方式雖然具有較為成熟的工藝模式，但是由于處理時間長，工藝復雜，不利于工業生產的效率。同時，鋁合金的機械性能對溫度也非常敏感，傳統熱處理很難有效地控制溫度的穩定性。因此，開發一種高效并能提高鋁合金的綜合力學性能的新工藝是鋁合金發展的必然趨勢。

作為一種廣泛應用的細化晶粒的方法，形變與熱處理相結合的方式可以通過動態再結晶，可有效地提高鋁合金的力學性能。然而，由于鋁基體的層錯能較高，對于熱處理工藝參數和材料的要求都很苛刻。其他的先進技術，如等通道角擠壓等，可以提供一種利用大變形量來制備超細晶材料的方法。然而對于鋁合金來說，在獲得超細晶結構的同時，會引入很多缺陷，不利于塑性的提高。且由于該方法操作難度較大，目前還很難應用于工業生產。

高能瞬時電脈沖處理是一種在極短時間內，以電-熱-力三場耦合的形式使材料的組織和力學性能發生顯著改變的處理方式。目前，該技術在材料內部疲勞裂紋的自修復，結構弛豫，組織細化，液態金屬的凝固等方面已經具有廣泛的應用。同時，脈沖電流在同時提高金屬的強度和塑性方面的工作也得到了證實。因此，應用高能瞬時脈沖電流對鋁合金進行處理，對高效并能提高鋁合金的綜合力學性能具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于脈沖電流的鋁合金強韌化方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于脈沖電流的鋁合金強韌化方法，包括以下步驟：

(1)將鋁合金處理至可用于后續處理的初始態組織，如固溶態，軋制態，均質態，退火態，時效態等。

(2)在附加約束和控制冷卻的情況下，選用合適的處理時機，將鋁合金進行任意次數及次序的傳統處理(固溶，時效，再結晶，形變處理等)與一定參數的脈沖電流處理(電流密度，作用時間，循環方式和次數)相結合的方式，如：傳統固溶+電脈沖時效，電脈沖固溶+傳統人工時效，傳統固溶+電脈沖處理+傳統人工時效，傳統固溶+形變處理+電脈沖處理+傳統人工時效等方式。

優選地，步驟(1)中，鋁合金可為6061鋁合金，其成分質量百分比含量為：0.88％Mg，0.64％Si，0.43％Fe，0.24％Cu，0.13％Cr，Al余量。

優選地，步驟(1)中，鋁合金可為2024鋁合金，其成分質量百分比含量為：4.42％Cu，1.49％Mg，0.51％Mn，Al余量。

優選地，步驟(1)中，鋁合金可為7075鋁合金，其成分質量百分比含量為：5.63％Zn，2.35％Mg，1.64％Cu，Al余量。