CN106350755B - 一种铝合金的激光热处理强化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种铝合金的激光热处理强化工艺。该工艺首先采用固溶：450˚C×1h+470˚C×2h，时效：120˚C×16h，之后利用激光把金属表面加热到回归温度，采用的激光功率550~900瓦，激光束扫描速度1~5毫米/秒，离焦量为45mm，待金属冷却后经过时效：120˚C×16h。析出相η'增加明显，金属得到大幅强化。本工艺用激光束对工件表面瞬时加热，靠材料自身冷却，使材料激光辐照表层析出相溶解到固溶体内，晶界上连续链状析出相并和集聚，链状析出相不再连续，强度增加。

Description

一种铝合金的激光热处理强化工艺

技术领域

本发明属于激光应用领域，具体来说是一种铝合金的激光热处理强化工艺。

背景技术

1974年，Cina等首先提出回归再时效，回归再时效热处理包括以下阶段：首先将经过固溶处理的合金进行峰时效处理，之后在某一高温下进行回归处理，之后再进行T6下的时效处理。最佳回归时间是随着回归温度的升高而缩短的。因此，对于回归时间的选择上，Cina采用的回归时间是1～30s而传统热处理不适用于如此短时加热，Cina等人尝试使用感应快速加热的方法。但是这种方法存在局限性。由于温度梯度的存在，使得加热不均匀。郑子樵等通过在低温下，长回归时间的方法回归，但是这种方法处理时间长，处理成本大大提升。而激光功率密度高，加热速度快，并且可实现材料的自身冷却淬火。可以使RRA缩短处理时间，节约成本，并获得更好强度。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于利用激光表面热处理代替回归再时效（RRA）中的回归过程。旨在通过激光的短时加热改进RRA工艺，更好的提高7075铝合金的硬度。

技术方案：

本发明是一种铝合金的激光热处理强化工艺，其特征在于：

该方法采用激光对工件表面进行热处理，采用的激光功率550~900瓦；

所述激光束扫描速度1~5毫米/秒，离焦量为45mm；

所述激光使工件表面达到RRA中回归温度，热处理时间为4~20秒。

所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，优选地：

采用的激光功率850瓦；

激光束扫描速度2毫米/秒；

离焦量为45mm；

激光使工件表面达到RRA中回归温度，热处理时间为10秒。

所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，优选地：

在本方法中，用激光束对工件表面瞬时加热，靠材料自身冷却，使材料激光辐照表层析出相溶解到固溶体内，晶界上连续链状析出相并和集聚，链状析出相不再连续，强度增加。

所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，优选地：工件的表面硬度 HBW≥180。

所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，优选地：铝合金适用7075铝合金，其合金成分为：

硅0.37%、铁0.2%、铜1.60%、锰0.29%、镁2.86%、铬0.21%、锌6.0%、钛0.17%、铝88.3%。。

优点及效果：用本发明激光热处理的方法对锅沿进行热处理具有操作简单，处理质量好，处理效率高和节约生产成本等优点。

采用本发明方法得到的7075铝合金，经测试硬度得到提高。

本发明利用激光对7075铝合金进行热处理，激光被材料吸收变为热能，表层材料受热升温。由于激光加热具有极高的功率密度，在很短的时间几秒内即把材料加热到材料的回归温度，使材料的析出相溶解到固溶体内，当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快，实现表面强化。材料的表面硬度HBW≥180。

具体实施方式：

本发明激光热处理技术的原理是利用激光功率密度高，加热速度，快对金属材料表面实现表面热处理。首先采用固溶：450˚C×1h+470˚C×2h，时效：120˚C×16h，之后利用激光把金属表面加热到回归温度，采用的激光功率550~900瓦，激光束扫描速度1~5毫米/秒，离焦量为45mm，待金属冷却后经过时效：120˚C×16h。析出相η'增加明显，金属得到大幅强化。

具体使用的技术方案为：

该方法采用激光对工件表面进行热处理，采用的激光功率550~900瓦；

所述激光束扫描速度1~5毫米/秒，离焦量为45mm；

所述激光使工件表面达到RRA中回归温度，热处理时间为4~20秒。

在上述技术方案中：

优选地：

采用的激光功率850瓦；

激光束扫描速度2毫米/秒；

离焦量为45mm；

激光使工件表面达到RRA中回归温度，热处理时间为10秒。

优选地：

在本方法中，用激光束对工件表面瞬时加热，靠材料自身冷却，使材料激光辐照表层析出相溶解到固溶体内，晶界上连续链状析出相并和集聚，链状析出相不再连续，强度增加。

优选地：工件的表面硬度 HBW≥180。

所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，优选地：铝合金适用7075铝合金，其合金成分为：

硅0.37%、铁0.2%、铜1.60%、锰0.29%、镁2.86%、铬0.21%、锌6.0%、钛0.17%、铝88.3%。

以具体实施例对本发明进行说明：

实施例1

对铸出的20毫米7075铝合金试样，不采用激光处理，只进行固溶和两次时效，表面硬度HBW=149。

实施例2

对铸出的20毫米7075铝合金试样，回归部分采用炉温加热，回归部分：160℃×2h，析出相有所增加，表面硬度HBW=173。

实施例3

对铸出的20毫米7075铝合金试样，激光功率采用850瓦激光束扫描速度2毫米/秒，离焦量为45mm，激光使工件表面达到RRA工艺中回归温度，热处理时间为10秒，达到析出相显著增加的效果。

对处理后的试样进行硬度测试，表面硬度HBW=181。与未经激光处理的试样相比，硬度提高了20%。与炉温加热的试样相比硬度提高4.6%。

Claims (3)

1.一种铝合金的激光热处理强化工艺，其特征在于：

该方法采用激光对工件表面进行热处理；

激光束扫描速度2毫米/秒，离焦量为45mm；

采用的激光功率850瓦；

激光使工件表面达到RRA中回归温度，热处理时间为10秒；

铝合金适用7075铝合金，其合金成分为：

硅0.37%、铁0.2%、铜1.60%、锰0.29%、镁2.86%、铬0.21%、锌6.0%、钛0.17%、铝88.3%。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，其特征在于：

在本方法中，用激光束对工件表面瞬时加热，靠材料自身冷却，使材料激光辐照表层析出相溶解到固溶体内，晶界上连续链状析出相并和集聚，链状析出相不再连续，强度增加。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金的激光热处理强化工艺，其特征在于：工件的表面硬度 HBW≥180。