[發明專利]一種Al-Cu-Mg-Si系合金形變熱處理工藝

有效

• 申請號: 202010780986.4
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112030085B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 黃蘭萍;李松;劉文勝;何龍龍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/057
• 分類號: C22F1/057;C22C21/14;C22C21/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發明涉及高性能耐腐蝕鋁合金設計技術領域，具體涉及一種Al?Cu?Mg?Si系合金形變熱處理工藝。本發明設計的形變熱處理工藝包括兩套方案，方案一為：先進行固溶處理，然后再進行一級時效，一級時效后輔以預拉伸變形；然后再配合二級時效得到二級時效態的產品；或，先進行固溶處理，然后輔以預拉伸變形，接著依次進行一級時效和二級時效得到二級時效態的產品；二級時效態的產品經三級時效處理，得到成品。本發明工藝設計合理，制備工藝簡單可控，所得產品力學性能和耐腐蝕性能優良，適用于航空航天領域或民用交通工具領域。

技術領域

本發明涉及高性能耐腐蝕鋁合金設計技術領域，具體涉及一種Al-Cu-Mg-Si系合金形變熱處理工藝。

背景技術

Al-Cu-Mg-Si系合金是一種可時效強化鋁合金，其具有強度高、焊接性能和加工性能良好等優點，被廣泛應用于航空航天及民用交通工具領域。該合金板材固溶淬火后一般采用預拉伸變形來消除加工過程中產生的殘余應力，然后，進行單級峰值時效，合金以峰值時效狀態應用于實際工程中。時效前引入的預冷變形除了可以消除材料中的殘余應力以外，還可以調控后續時效析出過程，對合金的性能影響較大。眾所周知，當預冷變形量較小時，變形對合金晶粒形貌造成的影響也較小，其中起主要作用的是預變形引入的位錯。固溶淬火后預拉伸變形對鋁合金的時效析出具有促進作用，可提高合金強度，但提高合金強度的同時也會犧牲材料的塑性和韌性。所以針對Al-Cu-Mg-Si系合金，需開發一種熱處理工藝，能夠同時提高合金的強度、塑性和韌性。

為解決這一問題，本課題組在已經申請的專利(申請號2020106622047)中提出了一種新型的熱處理工藝，在保證合金力學性能基本不變甚至有提高的基礎上改善了合金的沖擊韌性和抗腐蝕性能。為進一步拓寬合金的應用領域，提高合金的強度-延伸率平臺，形成高強度耐沖擊抗腐蝕組織。本發明在其基礎上提出了一種新的形變熱處理工藝，添加了預拉伸變形工藝，更加貼合實際生產中的加工程序，提高了合金板材的強度、沖擊韌性和抗腐蝕性能。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，首次提出了一種Al-Cu-Mg-Si系合金形變熱處理工藝；所得一種產品同時具備優異力學性能和抗腐蝕性能的鋁合金及其制備方法和應用。

本發明一種Al-Cu-Mg-Si系合金形變熱處理工藝；所述合金以質量百分比計，包括以下成分：3.9-4.2％Cu，0.4-0.6％Mg，0.6-0.9％Si，0.6-0.8％Mn，不可避免的雜質元素每種小于0.05％，且雜質元素的總量小于0.15％，Al余量；

所述形變熱處理強韌化工藝包括下述兩種方案中的一種；

方案一

步驟一：固溶熱處理，將擠壓態合金置于電阻爐內，以5-10℃/min升溫至503±2℃，保溫2.5-3.5h；水淬，淬火轉移時間＜10s，得到固溶態產品；

步驟二：一級時效熱處理，將固溶淬火態合金從室溫升到160±3℃，升溫速率為5-10℃/min，保溫2.5-3.5h；水淬，得到一級時效態產品；

步驟三：室溫預拉伸變形處理，將步驟二獲得的產品進行預拉伸變形，預變形量為1.5％-3.0％。

步驟四：二級時效熱處理，將步驟三獲得的產品置于時效爐內于69℃-85℃，熱處理1-21d，水淬，得到二級時效態產品；

步驟五：三級時效熱處理，將步驟四獲得的產品置于時效爐內于160±3℃，熱處理0.5-14h，水淬，得到三級時效態產品；

方案二

步驟A：固溶熱處理，將擠壓態合金置于電阻爐內，以5-10℃/min升溫至503±2℃，保溫2.5-3.5h；水淬，淬火轉移時間＜10s，得到固溶態產品；

步驟B：室溫預拉伸變形處理，將步驟A獲得的產品進行預拉伸變形，預變形量為1.5％-3.0％；