CN103225049A - 一种改善中强铝合金导电率的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种改善中强铝合金导电率的处理工艺，包括以下步骤：A.固溶/淬火热处理；B.室温塑性变形；C.双级人工时效热处理。有益效果是：在铝合金“有序化”热力学过程可对材料导电率做出贡献的同时，俘获合金“有序化”设计以及热处理历史对该过程的依赖关系，及其形成的冶金组织特征，获得较高的导电率及中等强度兼容的铝合金挤压结构型材。

Description

一种改善中强铝合金导电率的处理工艺
技术领域
本发明属于铝合金热处理工艺，特别涉及一种改善中强铝合金结构材料的热处理工艺。 
背景技术
对于中等强度6000系铝合金，随着Mg、Si等合金化元素含量的提高，其峰值时效强度上升而导电率下降，限制了该合金在导电材料领域的进一步应用；改善铝合金导电性能可以通过控制冶金质量，降低Mg、Si、Fe等元素含量，以及采用过时效处理，例如T7状态的方式出现。但对同时要求特定力学性能水平及导电率的6000系铝合金，只有通过控制在线及后期热处理工艺实现。对于一定成分范围的析出强化型铝合金，源于合金成分设计以及热加工历史中形成的析出相及偏聚相数量、组态对合金导电率具有重要影响，其中强化相的固溶效应及析出相的数量、尺度和分布状态是控制合金强度的主要因素，它们对位错运动形成的交割、障碍及阻滞作用，有利于合金获得较高强度；与此同时，随着析出相体积分数增加及弥散分布，致使自由电子运动空隙或平均自由程逐渐变小，合金导电率下降；而晶界偏聚相数量及形态特征可以是影响合金导电率的改善性因素。因此如何有效控制合金热加工历史中强化相析出数量，以及时效析出过程中晶界和晶内沉淀相分布、组态及其演变的冶金学特征，对于获得高导电率及适当强度至关重要。 
不同人工时效制度对6000系铝合金导电率及强度水平具有不同影响，如表1示。 
表1：人工时效制度对6000系铝合金导电率及强度水平的影响 
Figure 2013101407913100002DEST_PATH_IMAGE001
为获得高导电率铝合金材料，工业上多采用“过时效”或退火等热处理方法；在这一过程中沉淀相从基体中析出长大，并与基体共格关系减弱或脱溶粗化，如此冶金组织趋向“有序化”且导电率增高。但该方法脱离了T6状态过程控制，因此无法达到或超越T6状态规定的力学性能水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种中等强度6000系铝合金在满足导电体合金强度要求的同时，并能够获得高导电率的中强铝合金结构材料的热处理工艺。 
本发明所采用的技术方案是：一种改善中强铝合金导电率的处理工艺，包括以下步骤：A. 固溶/淬火热处理；B. 室温塑性变形；C. 双级人工时效热处理。 
所述步骤A固溶处理工艺为挤压型材出模孔温度510℃～530℃；将挤压在线固溶处理时形成的平衡溶质原子和空位，以过饱和形式保留至室温，通过挤压型材出模孔后在线水冷实现，最小冷却速率85℃/分。 
所述步骤B将固溶/淬火后的挤压型材在线拉伸变形，拉伸应变4%～5%。 
所述步骤C将拉伸应变的材料进行峰值时效处理，加热温度170℃，保温时间8小时；再高温短时时效处理，加热温度230℃，持续时间2小时。 
本发明的有益效果是：在铝合金“有序化” 热力学过程可对材料导电率做出贡献的同时，俘获合金“有序化”设计以及热处理历史对该过程的依赖关系，及其形成的冶金组织特征，获得较高的导电率及中等强度兼容的铝合金挤压结构型材。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明： 
本发明改善中强铝合金导电率的处理工艺，包括以下步骤：
A. 固溶/淬火热处理；在挤压变形过程中合金强化相多数被溶解，可产生溶质原子和空位双重过饱和固溶体，在线固溶处理工艺为挤压型材出模孔温度510℃～530℃；将挤压在线固溶处理时形成的平衡溶质原子和空位，以过饱和形式保留至室温，通过挤压型材出模孔后在线水冷实现，最小冷却速率85℃/分；
B. 室温塑性变形；将固溶/淬火后挤压型材实现在线拉伸变形，拉伸应变4%～5%；材料因发生室温塑性变形引入新的位错密度，激活时效析出动力，可显著提高合金综合性能；
C. 双级人工时效热处理；初始阶段采用峰值时效工艺，加热温度170℃，保温时间8小时，在该过程中过饱和固溶体溶质原子以GP区形式形核并析出，随着析出相体积分数不断增大，同时冷变形使合金产生大量位错塞积与缠结可激活峰值强度；尔后的高温短时时效处理，加热温度230℃，持续时间2小时，使得GP区继续长大，同时晶界偏聚相发生粗化并呈非连续分布，从而在峰值强度略有降低基础上，改善合金导电率。
实施例1： 
现以6101铝合金挤压结构型材为例进行说明，其化学成分Al-0.65、Mg-0.40、Si-0.25、Fe(质量百分数)。
①固溶/淬火热处理：挤压型材出模孔温度520℃，在线水淬，冷却速率85℃/分或以上。 
②塑性形变处理：固溶/淬火后挤压型材实现在线拉伸塑性变形，拉伸应变4%。 
③双级人工时效热处理：一级时效170℃/8小时；二级时效230℃/2小时。 
上述合金拉伸力学性能与导电率的比较结果如表2示。 
表2:              6101合金力学性能/导电率比较 
Figure 298909DEST_PATH_IMAGE002

Claims (4)

1.一种改善中强铝合金导电率的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A. 固溶/淬火热处理；
B. 室温塑性变形；
C. 双级人工时效热处理。
2.根据权利要求1所述的改善中强铝合金导电率的处理工艺，其特征在于，所述步骤A固溶处理工艺为挤压型材出模孔温度510℃～530℃；将挤压在线固溶处理时形成的平衡溶质原子和空位，以过饱和形式保留至室温，通过挤压型材出模孔后在线水冷实现，最小冷却速率85℃/分。
3.根据权利要求1所述的改善中强铝合金导电率的处理工艺，其特征在于，所述步骤B将固溶/淬火后的挤压型材在线拉伸变形，拉伸应变4%～5%。
4.根据权利要求1所述的改善中强铝合金导电率的处理工艺，其特征在于，所述步骤C将拉伸应变的材料进行峰值时效处理，加热温度170℃，保温时间8小时；再高温短时时效处理，加热温度230℃，持续时间2小时。
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