[发明专利]一种铝合金深冷再时效强化处理工艺在审

专利信息
申请号: 202211045087.5 申请日: 2022-08-30
公开(公告)号: CN115386816A 公开(公告)日: 2022-11-25
发明(设计)人: 苏睿明;贾咏馨;张伟健;王磊;郭金成;李广龙;曲迎东 申请(专利权)人: 沈阳工业大学
主分类号: C22F1/04 分类号: C22F1/04;C21D1/18
代理公司: 沈阳智龙专利事务所(普通合伙) 21115 代理人: 宋铁军
地址: 110870 辽宁省沈阳*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 铝合金 深冷再 时效 强化 处理 工艺
【说明书】:

发明一种铝合金深冷再时效强化处理工艺,属于铝合金的热处理领域,具体为一种铝合金深冷再时效强化处理工艺。其特征在于:该工艺方法包括预时效、冷处理和再时效。冷处理造成铝合金的体积收缩,使铝合金基体内原子半径大于铝的强化元素的原子(例如镁原子、锂原子、银原子等)被挤压,有利于再时效过程中析出相的迅速形核和长大,缩短合金达到完全时效的时间。铝合金采用此种工艺方法后,合金内基体析出相增多且均匀细密,晶界析出相断续分布。本发明可在较短的处理时间内获得高硬度、高强度和高韧性相结合的铝合金,提高了生产效率,值得以后推广使用。

技术领域

本发明属于铝合金的热处理领域,具体为一种铝合金深冷再时效强化处理工艺。

背景技术

1906年,学者Wilm首次在铝合金中发现了时效硬化现象。之后,学者们开始对铝合金人工峰值时效(T6)工艺、过时效(T7X)工艺等研究,发现这些传统的时效工艺并不能获得高硬度、高强度和高韧性相结合的铝合金。2006年,Lumley等人提出了断续时效(T6I4、T6I6等)工艺,铝合金经断续时效处理后能够同时具有良好的硬度、强度和韧性。但是断续时效工艺中的低温时效处理时间较长,不能进行大范围的工业应用。

发明内容

发明目的:本发明提供一种铝合金深冷再时效强化处理工艺,其目的是在不增加处理时间的情况下大幅度提高合金的硬度、强度和韧性,提高生产效率,扩大铝合金在实际工业生产中的应用范围所存在的问题。

技术方案:

一种铝合金深冷再时效强化处理工艺,其特征在于:该工艺包括以下步骤:

第一步、固溶处理;将铝合金在Ta温度下放置一段时间,直至合金成分溶于基体中,形成过饱和固溶体;

第二步、淬火处理;将过饱和固溶体转移到合适的流体介质中快速冷却至室温,从而抑制过饱和固溶体中合金成分的析出;

第三步、预时效处理;在传统人工时效处理的Tb温度下放置一段时间;

第四步、冷处理;在Tc温度下放置一段时间,直至铝合金中原子半径大于铝的强化元素的原子被挤压出基体;

第五步、再时效处理;在Td温度下放置一段时间;

第六步、空冷;得到热处理铝合金;

所述的Ta温度在450~560 °C范围;Tb温度在100~190 °C范围;Tc温度在≤-80 °C的范围;Td温度在(Tb-30 °C)~(Tb+30 °C)范围。

优选的,所述的铝合金为绝大部分可热处理强化型铝合金,其中至少需要一种具有强化效应并且原子半径大于铝的元素。

优选的,具有强化效应并且原子半径大于铝的元素选自镁、锂、银,为2xxx系铝合金、6xxx系铝合金、7xxx系铝合金、8xxx系铝合金和部分铸造铝合金。

优选的,所述步骤第二步淬火处理的转移时间不得超过15 s。

优选的,所述步骤第二步淬火处理的流体介质是水或聚合物有机淬火液。

优选的,所述步骤第三步预时效处理是不完全的时效处理。

优选的,所述步骤第四步冷处理中,Tc温度在≤-160 °C效果最佳。

本发明具有以下优点和积极效果:

深冷处理作为一种提高材料强韧性的处理方法,已在金属领域有了50多年的应用,但大部分的研究材料为工具钢。近几年来,学者们常将深冷处理与时效处理结合研究。本发明包括固溶淬火、预时效、冷处理和再时效。铝合金经冷处理后,体积急剧收缩,晶界的内应力使预时效过程中产生的晶界析出相破碎,且温度的骤降使铝合金基体内原子半径比铝大的原子(镁、锂、银等)被挤压,这些溶质原子在再时效初期迅速聚集成数量更多、尺寸更小的原子团簇。深冷再时效工艺能够使合金的基体析出相增多且均匀细密,晶界析出相链状分布。和单级人工时效相比,本发明能够减少处理时间,获得高硬度、高强度和高韧性的铝合金,值得以后推广使用。

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