[發明專利]一種Al-Cu-Mn-Sn合金及其熱處理工藝和應用

有效

• 申請號: 202110783864.5
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113512673B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 楊化冰;周吉學;張素卿;劉運騰;莊海華;劉洪濤;馬百常;吳建華;唐守秋;宋曉村;王美芳
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/02;C22F1/057
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

本發明涉及鋁合金材料制備技術領域，具體涉及一種Al?Cu?Mn?Sn合金及其熱處理工藝。Al?Cu?Mn?Sn合金按重量百分比包括以下成分：Cu 1.5％?2.5％，Mn 0.1?0.5％，Sn0.05％?0.1％，余量為鋁及附帶的元素。熱處理工藝，包括如下步驟：(1)熔煉、鑄造得到Al?Cu?Mn?Sn合金錠；(2)將上述合金錠進行固溶處理并淬火冷卻至室溫；(3)將淬火后的合金在室溫下停放一段時間，然后進行人工時效。針對可熱處理強化鋁合金存在自然時效行為和停放效應而影響部分產品加工和使用性能的問題，本發明通過調整元素含量和比例，提供了一種無自然時效行為和停放效應的Al?Cu?Mn?Sn合金，并通過“保留固溶”的熱處理工藝，既節能高效又可使上述Al?Cu?Mn?Sn合金獲得更高的強度，得到的合金硬度大于75HBW。

技術領域

本發明涉及鋁合金材料制備技術領域，具體涉及一種Al-Cu-Mn-Sn合金及其熱處理工藝和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

鋁合金具有比強度高，加工性能和耐腐蝕性能好等優點，在航空航天、軍事、交通運輸等領域具有廣泛的應用。在復雜形狀零部件的生產和使用過程中，一方面希望材料在加工過程中強度低、塑性高，從而降低加工難度；另一方面希望零部件成型后在使用過程中具有較高的強度。可熱處理強化的鋁合金能夠滿足這一要求，可熱處理強化的鋁合金在固溶處理后強度較低，時效后強度明顯升高。因此，可以將材料固溶后進行加工成型，然后通過時效處理獲得高的使用強度，即采用固溶—加工成型—時效的工藝流程。

2xxx(Al-Cu)系和6xxx(Al-Mg-Si)系合金是常用的可熱處理強化的鋁合金。但是，大部分2xxx系合金具有自然時效能力，即固溶后，在室溫下放置其強度會增加，這影響了其加工成型性能；而6xxx合金具有明顯的停放效應，即固溶處理后在室溫下放置一段時間(例如＞0.5h)再進行時效，其屈服強度比固溶處理后立即時效降低10％左右，這影響了其使用性能。針對停放效應，國內外學者進行了大量研究，發現固溶后立即進行一定的預處理(例如100℃保溫0.5h左右)可以減輕停放效應對強度的負面影響。但預處理會增加工序，對于大型坯料難以進行快速、均勻地加熱和冷卻，容易造成產品質量不穩定，大批量生產存在困難。因此，研發一種沒有自然時效能力和停放效應的鋁合金具有重要意義。

對于可熱處理強化的鋁合金，固溶處理是時效強化的前提，因此，固溶工藝在很大程度上決定了材料最終的力學性能。目前，一般認為提高固溶溫度、延長固溶時間，使合金元素充分溶進鋁基體中形成固溶體有利于獲得更高的強度。但這會造成大量的能源消耗和生產效率的降低。因此，研究新的固溶工藝，使其在節能高效的基礎上能夠使材料獲得高的強度將具有重要的應用價值。

發明內容

針對現有技術中存在的可熱處理強化鋁合金存在自然時效行為和停放效應而影響部分產品加工和使用性能的問題，本發明的目的是提供一種Al-Cu-Mn-Sn合金及其熱處理工藝和應用，本發明通過調整元素含量和比例，提供一種無自然時效行為和停放效應的鋁合金，通過本發明的“保留固溶”熱處理工藝，既節能高效又可使上述Al-Cu-Mn-Sn合金獲得更高的強度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下所述：

在本發明的第一方面，提供一種Al-Cu-Mn-Sn合金，按重量百分比包括以下成分：Cu 1.5％-2.5％，Mn 0.1-0.5％，Sn 0.05％-0.1％，余量為鋁及附帶的元素。