[發明專利]一種用于消失模鑄造的鋁/鎂雙金屬的熱處理方法及產品

有效

• 申請號: 202010900904.5
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111957892B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 蔣文明;李廣宇;樊自田;管峰;朱俊文;于洋;張政
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22D19/16;C22F1/04;C22F1/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于熱處理相關技術領域，并公開了一種用于消失模鑄造的鋁/鎂雙金屬的熱處理方法及產品。該方法包括：S1成形鋁/鎂雙金屬鑄件；S2升溫至第一預設溫度后，保溫，實現所述鋁/鎂雙金屬鑄件從低熔點相至高熔點相的轉變；S3將經過S2再次升溫至第二預設溫度，該第二預設溫度高于所述第一預設溫度，保溫，冷卻；S4再次升溫至第三預設溫度，該第三預設溫度低于所述第一預設溫度，保溫之后隨爐冷卻，以此實現所述鋁/鎂雙金屬鑄件的熱處理。通過本發明，減少界面冶金層的應力集中，防止裂縫缺陷的產生，增強冶金層和鋁基體的連接強度，提高鋁/鎂雙金屬的性能，并降低熱處理成本。

技術領域

本發明屬于熱處理相關技術領域，更具體地，涉及一種用于消失模鑄造的鋁/鎂雙金屬的熱處理方法及產品。

背景技術

鋁/鎂雙金屬零件兼具鋁和鎂的優點，在汽車、電子3C和航空航天等領域具有廣泛應用前景。消失模鑄造固-液復合技術是一種制備鋁/鎂雙金屬零件的新方法，具有諸多優點，如適合制備復雜零件、嵌體無需額外固定、有利于實現冶金結合等。通常，鑄態零件都需要進行熱處理來進一步改善鑄態零件的性能。因此，消失模鑄造固-液復合技術制備的鋁/鎂雙金屬鑄件也需要通過熱處理進一步改善其性能。

消失模鑄造固-液復合技術制備的鋁/鎂雙金屬有其特殊性，與單一成分的金屬材料明顯不同，其由三個不同成分的部分組成，分別是鋁基體、鎂基體和界面冶金反應層。界面冶金反應層寬度可達1500μm，其由三個不同反應層組成：靠近鎂基體側的Al₁₂Mg₁₇+δ-Mg共晶組織，靠近鋁基體側的Al₃Mg₂+Mg₂Si和兩個反應層中間的Al₁₂Mg₁₇+Mg₂Si。反應層的成分分布不均勻，且其硬度顯著高于鋁基體和鎂基體金屬，造成界面處應力集中，斷裂容易在此處發生，降低了鋁/鎂雙金屬的性能；目前，對于鋁/鎂雙金屬的熱處理方法主要用于焊接和軋制等領域，而且目的主要是使鋁/鎂雙金屬由無冶金的機械結合轉變為冶金結合，從而提高鋁/鎂雙金屬的性能。但是消失模鑄造固-液復合鋁/鎂雙金屬本身具有較寬的冶金界面層，為冶金結合。因此，之前適用于焊接和軋制領域的熱處理工藝將不再適用于本專利的雙金屬。

通常，鋁合金和鎂合金常用的熱處理方法有固溶處理、時效處理和均勻化處理。固溶處理是指將鑄件加熱到固相線以下某個較高溫度，使一些未達到飽和狀態的固溶體在較高的溫度和長時間保溫條件下達到過飽和固溶體狀態，然后迅速冷卻，使第二相來不及析出，實現固溶強化的目的。固溶處理需要通過淬火使零件快速冷卻，由于界面層金屬間化合物和基體的膨脹系數相差較大，將會造成鋁/鎂雙金屬在快速冷卻過程中界面冶金反應層和鋁基體之間產生裂縫缺陷。時效處理是使過飽和固溶體中的第二相重新析出，達到時效強化的目的，但是單獨的時效處理由于溫度較低，且沒有經過固溶過程，對于雙金屬的組織和性能幾乎沒有影響。均勻化處理是指將鑄件加熱到固相線以下某一較高溫度，長時間保溫，然后緩慢冷卻下來，由于均勻化退火的冷卻方式一般是空冷或者爐冷，冷卻速度較慢。因此，使用均勻化處理可以消除界面處出現的裂縫缺陷。但是單獨的均勻化處理，由于處理時間較長，可能會造成過燒現象，也增加了成本。因此，需要開發一種新的適用于消失模鑄造固-液復合鋁/鎂雙金屬的熱處理方法，來改善鋁/鎂雙金屬組織，提高雙金屬性能。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于消失模鑄造的鋁/鎂雙金屬的熱處理方法及產品，通過多級均勻化處理+時效處理的方式，強化鋁/鎂雙金屬的性能。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了該方法包括下列步驟：

S1鋁/鎂雙金屬鑄件的制備

以鋁合金為固態嵌體，鎂合金澆注泡沫模型的消失模鑄造的方法成形鋁/鎂雙金屬鑄件；

S2多級均勻化處理

S21一級加熱處理