CN103255362A - 一种对6xxx系铝合金的热处理方法 - Google Patents

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杨猛
郭伟
郑艺
张学术
缑慧阳
李慧
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Abstract

一种对6XXX系铝合金的热处理方法，其6XXX系铝合金化学成分的重量百分比为：Mg0.8～1.2%、Si0.4～0.8%、Fe≤0.7%、Cu0.15～0.46%、Cr0.04～0.35%、Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、其他杂质单个≤0.05，合计≤0.15%、余量为Al；将上述铝合金在电阻炉中进行固溶处理，温度为570℃，保温1.5h，然后快速进行水冷；再将上述固溶处理后的铝合金在1min内放入RDL50蠕变试验机中进行拉应力时效，时效温度为240-260℃，时效拉应力为20-30MPa，时效时间为1-3h。本发明在没有改变铝合金成分的情况下改变了铝合金析出相的类型，缩短了时效处理时间，使铝合金在较短的时间达到较好的力学性能。

Description

一种对6XXX系铝合金的热处理方法
技术领域
本发明属于金属热处理领域，特别涉及一种铝合金的热处理方法。
背景技术
6XXX系铝合金属于A1-Mg-Si系列合金，具有良好的机械加工性能，被广泛应用于航天建筑等行业，所以对它的力学性能有很高的要求。人们做了许多研究工作以提高铝合金的力学性能，其中铝合金的第二相强化(又称热处理强化)是铝合金的主要强化方法，合金中强化相的数量、大小、形状和分布是影响合金强度的关键因素，因此可以通过改变这些因素来提高合金的力学性能。
6XXX系铝合金通过固溶处理加人工时效能达到最好的力学性能，常规的T6处理是在530℃-560℃温度下进行固溶处理，之后将固溶处理后试样在180℃条件下时效8h达到最优的性能。另外，6061铝合金中Cu元素的加入，使得析出相的种类发生了改变，出现了Al2Cu相及AlCuMgSi相。因此，该合金是通过时效析出一种或多种β、θ和Q相的亚稳相组成一种复杂的显微组织而强化的。在合金中通过改变Mg/Si比值以及合金中的Cu含量可以影响合金的析出相种类，进而影响合金的性能。
近年来国内外出现的新的铝合金热处理工艺，通过在时效过程中引入应力的作用，对析出相进行控制，比如合金中圆盘状的共格或半共格析出相将由于应力的作用发生应力位向效应，E.A.STARKE Jr.通过对Al-2.5Cu、Al-4Cu和Al-5Cu合金的应力时效研究，发现应力的作用下，θ″/θ′析出相发生位向效应与时效温度，合金中Cu的含量，以及应力的大小均有关系。没有提到时效改变合金析出相的类型，且析出相位相效应降低了合金的性能。
综上可以看出常规的时效处理温度低，时效处理时间较长，另外只能通过调整合金的成分改变析出相的类型来提高合金的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种时效处理时间短、不改变铝合金成分就能改变铝合金析出相的类型的对6XXX系铝合金的热处理方法。
本发明技术方案如下：
1、6XXX系铝合金化学成分的重量百分比为：Mg0.8～1.2%、Si0.4～0.8%、Fe≤0.7%、Cu0.15～0.46%、Cr0.04～0.35%、Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、其他杂质单个≤0.05，合计≤0.15%、余量为Al。
2、将上述铝合金在电阻炉中进行固溶处理，固溶处理温度为570℃，保温时间为1.5h，然后快速进行水冷；再将上述固溶处理后的铝合金在1min内放入蠕变试验机中进行拉应力时效，时效温度为240-260℃，时效拉应力为20-30MPa，时效时间为1-3h。
6XXX系铝合金在拉应力时效条件下，应力的作用使铝合金晶格发生畸变，导致合金中起主要强化作用的析出相发生变化，析出相的变化进一步影响合金的力学性能。
本发明与现有技术相比具有如下优点：铝合金时效过程中，在应力和温度的综合作用下，析出相状态发生变化，在没有改变铝合金成分的情况下改变了铝合金析出相的类型，并且缩短了时效处理时间，使铝合金在较短的时间达到较好的力学性能。
附图说明
图1为本发明实施例1经过应力时效处理的6061铝合金轧板X射线衍射图。
图2为6061铝合金轧板在时效温度为240℃，无应力时效处理1h后的X射线衍射图。
图3本发明实施例1经过应力时效处理的6061铝合金轧板的TEM图。
图4为6061铝合金轧板在时效温度为260℃，无应力时效处理3h后的TEM图。
具体实施方式
实施例1
将厚度为2mm的6061铝合金热轧板（按照国标GB/T16865-1997加工拉伸）放入570℃电阻炉中固溶处理1.5h后快速进行水冷，然后将上述铝合金轧板放入RDL50蠕变试验机中进行拉应力时效，时效温度为240℃，拉应力为20MPa，时效时间为1h。
实施例2
将厚度为2mm的6061铝合金热轧板（按照国标GB/T16865-1997加工拉伸）放入570℃电阻炉中固溶处理1.5h后快速进行水冷，然后将上述铝合金轧板放入RDL50蠕变试验机中进行拉应力时效，时效温度为260℃，拉应力为30MPa，时效时间为3h。
对比例1
将与实施1相同的6061铝合金热轧板放入570℃电阻炉中固溶处理1.5h后快速进行水冷，然后将其放入RDL50蠕变试验机中进行无应力时效，时效温度为240℃，时效时间为1h。
对比例2
将与实施例2相同的6061铝合金热轧板放入570℃电阻炉中固溶处理1.5h后快速进行水冷，然后将其放入RDL50蠕变试验机中进行无应力时效，时效温度为260℃，时效时间为3h。
实施例1、2与对比例1、2力学性能对比
Figure BDA00003005346400041
从以上力学性能对比可以看出，240℃时效1h条件下20MPa拉应力时效相对无应力时效的硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率均有所提高；同样，260℃时效3h条件下30MPa拉应力时效相对无应力时效的硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率也均有所提高。从图1和图2中可以看出拉应力改变了时效处理析出相的类型，拉应力时效析出相中含有Al2Cu相，无应力时效析出相中含有Al1.9CuMg4.1Si3.3相，从图3和图4中可看出拉应力时效析出相相对无应力时效尺寸较小，数量较多。

Claims (1)

1.一种对6XXX系铝合金的热处理方法，其特征在于：
（1）6XXX系铝合金化学成分的重量百分比为：Mg0.8～1.2%、Si0.4～0.8%、Fe≤0.7%、Cu0.15～0.46%、Cr0.04～0.35%、Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、其他杂质单个≤0.05，合计≤0.15%、余量为Al；
（2）将上述铝合金在电阻炉中进行固溶处理，固溶处理温度为570℃，保温时间为1.5h，然后快速进行水冷；再将上述固溶处理后的铝合金在1min内放入RDL50蠕变试验机上进行拉应力时效，时效温度为240-260℃，时效拉应力为20-30MPa，时效时间为1-3h。
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