CN105734470A - 一种沉积态2219铝合金的热处理方法 - Google Patents

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林三宝
董博伦
柏久阳
杨春利
范成磊
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent

Abstract

一种沉积态2219铝合金的热处理方法，本发明涉及一种沉积态2219铝合金的热处理方法，本发明的目的是为了解决现有沉积态2219铝合金中存在有沿晶界呈网状分布的粗大共晶组织，元素偏析严重，且力学性能很差的问题。本发明方法为：将沉积态2219铝合金在530℃下均匀化固溶处理20h，然后置于室温下的水中进行淬火处理，再在160～190℃下时效处理14～28h，最后置于空气中冷却，即完成。本发明可以有效地减少沉积态2219铝合金中的粗大共晶组织，改善偏析；同时，热处理所需的设备简单，操作方便，生产效率高。本发明属于增材制造领域。

Description

一种沉积态2219铝合金的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种沉积态2219铝合金的热处理方法。
背景技术
金属材料在增材制造的过程中，往往要经历复杂的热循环，呈现出与铸造、锻造、焊接等状态下截然不同的组织特征；同时，由于温度场的不均匀分布，还容易产生较大的残余应力，这往往使得沉积态金属的力学性能恶化，难以满足使用性能的要求。2219铝合金是一种广泛用于航空航天领域的重要结构材料，具有优异的综合力学性能，且可以通过热处理来强化。
沉积态2219铝合金中存在有沿晶界呈网状分布的粗大共晶组织，元素偏析严重，其力学性能很差，抗拉强度仅为T6态2219铝合金的57％。由于2219铝合金可以进行热处理强化，后续的热处理工艺有望改变这种不尽人意的状态，然而目前尚无专门针对于沉积态2219铝合金的热处理技术，传统的铝合金T6热处理方法对其适应性不好，对组织的改善与力学性能的提升均受到了极大的限制。因此，为了促进增材制造2219铝合金产品在各领域的应用，亟需开发一种适应于沉积态2219铝合金的有效的热处理方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有沉积态2219铝合金中存在有沿晶界呈网状分布的粗大共晶组织，元素偏析严重，且力学性能很差的问题，提供一种沉积态2219铝合金的热处理方法。
本发明一种沉积态2219铝合金的热处理方法，按以下步骤进行：
一、将沉积态2219铝合金在530℃下均匀化固溶处理20h，得到均匀化固溶处理完成后的铝合金；
二、将步骤一均匀化固溶处理完成后的铝合金置于室温下的水中进行淬火处理，得到淬火处理完成后的铝合金；
三、将步骤二淬火处理完成后的铝合金在160～190℃下时效处理14～28h，得到时效处理完成后的铝合金；
四、将步骤三时效处理完成后的铝合金置于空气中冷却，即完成。
本发明改进了常规的固溶处理工艺，使材料在较高温度下长时间保温，加速了合金元素的扩散，使沉积态的非平衡组织逐渐向平衡组织转化，脆性的共晶组织逐渐溶解，组织的均匀性与力学性能的均匀性得以提高。本发明的有益效果在于：与传统的铝合金T6热处理方法相比，可以有效地减少沉积态2219铝合金中的粗大共晶组织，改善偏析；同时，热处理所需的设备简单，操作方便，生产效率高。另外，由于本发明提供了多套时效工艺区间可以选择，可以保证对不同性能热处理设备具有较好的适应性。
本发明与增材制造技术相结合可以在不经过轧制的情况下实现高强度铝合金结构的快速成型，大大简化了铝合金产品的生产过程，节约能源，减少了材料的浪费。
附图说明
图1是实施例热处理工艺流程图；
图2是沉积态2219铝合金典型组织扫描电镜照片；
图3是经实施例一热处理后的沉积态2219铝合金典型组织扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种沉积态2219铝合金的热处理方法，按以下步骤进行：
一、将沉积态2219铝合金在530℃下均匀化固溶处理20h，得到均匀化固溶处理完成后的铝合金；
二、将步骤一均匀化固溶处理完成后的铝合金置于室温下的水中进行淬火处理，得到淬火处理完成后的铝合金；
三、将步骤二淬火处理完成后的铝合金在160～190℃下时效处理14～28h，得到时效处理完成后的铝合金；
四、将步骤三时效处理完成后的铝合金置于空气中冷却，即完成。
本实施方式改进了常规的固溶处理工艺，使材料在较高温度下长时间保温，加速了合金元素的扩散，使沉积态的非平衡组织逐渐向平衡组织转化，脆性的共晶组织逐渐溶解，组织的均匀性与力学性能的均匀性得以提高。本实施方式的有益效果在于：与传统的铝合金T6热处理方法相比，可以有效地减少沉积态2219铝合金中的粗大共晶组织，改善偏析；同时，热处理所需的设备简单，操作方便，生产效率高。另外，由于本实施方式提供了多套时效工艺区间可以选择，可以保证对不同性能热处理设备具有较好的适应性。
本实施方式与增材制造技术相结合可以在不经过轧制的情况下实现高强度铝合金结构的快速成型，大大简化了铝合金产品的生产过程，节约能源，减少了材料的浪费。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的沉积态2219铝合金为2219铝合金增材制造后得到的。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三所述的将步骤二淬火处理完成后的铝合金在160℃下时效处理20～28h，得到时效处理完成后的铝合金。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述的淬火处理将铝合金从高温下转移至室温的水中冷却，转移时间小于5s。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三所述的将步骤二淬火处理完成后的铝合金在175℃下时效处理14～20h，得到时效处理完成后的铝合金。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三所述的将步骤二淬火处理完成后的铝合金在190℃下时效处理14～16h，得到时效处理完成后的铝合金。其它与具体实施方式一至五之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1、本实施例一种沉积态2219铝合金的热处理方法，按以下步骤进行：
一、将沉积态2219铝合金在530℃下均匀化固溶处理20h，得到均匀化固溶处理完成后的铝合金；
二、将步骤一均匀化固溶处理完成后的铝合金置于室温下的水中进行淬火处理，得到淬火处理完成后的铝合金；
三、将步骤二淬火处理完成后的铝合金在175℃下时效处理17h，得到时效处理完成后的铝合金；
四、将步骤三时效处理完成后的铝合金置于空气中冷却，即完成。
本实施例热处理工艺流程图如图1所示。
沉积态2219铝合金典型组织扫描电镜照片如图2所示，本实施例热处理后的典型组织扫描电镜照片参见附图3，图2和图3可知，实施例热处理后的沉积态2219铝合金晶界上连续分布的白色共晶组织(Al+CuAl2)溶解成为离散的短棒状或球状，晶内聚集长大的球状共晶组织溶解成为离散的点状，Cu元素的偏析现象得到了显著的改善。这一组织转变一方面提高了沉积态2219铝合金的力学性能，一方面也提高了其耐腐蚀性。硬度测试的结果表明，沉积态2219铝合金的平均硬度仅为77.5HV0.2，而本实施例热处理后的铝合金维氏硬度达到148.8HV0.2，提高了近92％，高于2219-T6的硬度水平。
本发明通过均匀化固溶+时效处理，明显改善了沉积态2219铝合金的显微组织，并显著提高了沉积态2219铝合金力学性能。

Claims (6)

1.一种沉积态2219铝合金的热处理方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将沉积态2219铝合金在530℃下均匀化固溶处理20h，得到均匀化固溶处理完成后的铝合金；
二、将步骤一均匀化固溶处理完成后的铝合金置于室温下的水中进行淬火处理，得到淬火处理完成后的铝合金；
三、将步骤二淬火处理完成后的铝合金在160～190℃下时效处理14～28h，得到时效处理完成后的铝合金；
四、将步骤三时效处理完成后的铝合金置于空气中冷却，即完成。
2.根据权利要求1所述的一种沉积态2219铝合金的热处理方法，其特征在于所述的沉积态2219铝合金为2219铝合金增材制造后得到的。
3.根据权利要求1所述的一种沉积态2219铝合金的热处理方法，其特征在于步骤二所述的淬火处理将铝合金从高温下转移至室温的水中冷却，转移时间小于5s。
4.根据权利要求1所述的一种沉积态2219铝合金的热处理方法，其特征在于步骤三所述的将步骤二淬火处理完成后的铝合金在160℃下时效处理20～28h，得到时效处理完成后的铝合金。
5.根据权利要求1所述的一种沉积态2219铝合金的热处理方法，其特征在于步骤三所述的将步骤二淬火处理完成后的铝合金在175℃下时效处理14～16h，得到时效处理完成后的铝合金。
6.根据权利要求1所述的一种沉积态2219铝合金的热处理方法，其特征在于步骤三所述的将步骤二淬火处理完成后的铝合金在190℃下时效处理14～16h，得到时效处理完成后的铝合金。
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