[发明专利]轻金属成形制品的制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及轻金属成形制品的制造方法，在该方法中对用于轻金属塑性加工的制品进行塑性加工和其后的热处理。

发明背景

金属材料的一种成形方法是称作“锻造”的塑性加工法。锻造是将金属材料如坯料置于在模具中，锤打成要求的形状。当锻造轻金属材料时，通常使锻造制成的锻造制品经过T6热处理，来提高机械性能。T6热处理是一种两步热处理，先是固溶处理，即保持在高温一个预定时间，提高材料组成的均匀性，随后进行时效沉淀硬化处理，保持在一较低温度一个预定时间，提高硬度。

铸造—锻造结合了铸造和锻造，是另一种成形轻金属材料的方法。铸造—锻造法是例如通过注模成形或压模浇铸进行铸造，制出用于锻造的制品其形状接近于要求的形状，然后将该制品锻造加工成要求的形状。日本专利公开公报平—104800(对应于欧洲专利公报EP0905266 A1)揭示了一种方法，是将用铸造—锻造来成形的轻金属材料锻造制品进行T6处理，包括处理温度为380-420℃，处理时间为10-24小时的固溶处理以及处理温度为170-230℃，处理时间为4-16小时的时效沉淀硬化处理。

然而，当铸造—锻造是采用注模成形或压模浇铸作为进行铸造的方法时，在所得锻造用的制品中会产生内部缺陷如气体缺陷。通过例如使半熔化金属流入膜腔或改进的模具，固然可以减少这种内部缺陷的数量，但要完全消除是极为困难的。当用于锻造的制品包含内部缺陷时，存在的问题是锻造后进行的标准T6热处理并不能充分改善机械特性，并且由于热处理期间气体缺陷膨胀，在制品表面形成瘤状的隆起，使锻造制品外观遭到破坏。

通过进行锻造前的预热处理，将锻造用的制品转变为固溶体并使气体缺陷膨胀，经过此预热处理的制品在锻造以后进行锻造后热处理就能达到改进的机械性能，上述问题可以得到解决。采用这种方法，由于预热处理期间气体缺陷的膨胀出现在锻造用制品表面的隆起，锻造过程可以破坏和消除其一部分，结果能减少锻造制品表面存在的气体缺陷数量。

然而，锻造后热处理是在和时效沉淀硬化处理(构成T6处理的部分)同样的条件下进行。结果是采用这种方法制造的轻金属成形制品的延性差。

发明概述

本发明的目的是提供一种制造方法，该方法优化了制品塑性加工后的热处理条件，使制造的轻金属成形制品具有足够的延性。

为达到上述目的，本发明对轻金属构成的塑性加工制品进行塑性加工后的热处理，该热处理温度高于标准T6处理的温度，处理时间短于T6处理的时间。

具体而言，本发明是制造轻金属成形制品的方法，该方法包括下列步骤：对轻金属材料构成的制品进行塑性加工，形成塑性加工的制品；使塑性加工的制品在250-400℃温度范围进行塑性加工后的热处理20分钟至10小时。

按照上述方法，在比T6处理的时效沉淀硬化处理的温度高，处理时间短的条件下，进行塑性加工后热处理。由本说明书下面描述的实验可以了解，这样做能使延性有效地获得改善，同时保持了强度和屈服强度。

由于在低于250℃不能充分改善延性，而在高于400℃时屈服强度明显下降，所以采用250-400℃的温度范围。

由于处理时间短于20分钟不能充分改善延性，而热处理时间超过10小时会降低延性，所以采用20分钟至10小时的处理时间。处理时间较好设定为5小时或更短，最好是1小时。

术语“轻金属材料”指一种密度低的金属如铝或镁，或指它们的合金。一个具体例子是按照ASTM标准的AZ91D合金。

塑性加工在此指锻造等压力加工。

即使进行目前类型的塑性加工后热处理，所得塑性加工制品中的内部缺陷如气体缺陷会阻止充分达到上述效果。

在由轻金属合金形成轻金属材料的情况，如果对塑性加工用的制品进行塑性加工前的前预热处理，且此处理的温度低于轻金属合金的低共熔体开始熔化的温度，由于靠近塑性加工用制品表面的气体缺陷的膨胀，在其表面会产生隆起。一些隆起在塑性加工时会被破坏和消除，从而减少塑性加工后制品中包含气体的缺陷数量。要在低于轻金属合金低共熔体开始熔化的温度下进行此预热处理的原因，是在等于或高于该温度下，塑性加工用的制品会部分熔化，熔化部分的材料组成不均匀，在塑性加工时会发生该曾经熔化部分的断裂。处理温度宜在350-450℃范围。由于塑性加工前产生的隆起可以通过塑性加工消除，塑性加工后热处理时隆起的进一步产生就受到抑制，因此采用这种方法制成的轻金属成形制品具有良好的外观。