CN107663617A - 一种铝合金双级固溶的随炉快速升温方法 - Google Patents

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范世通
张研
龙涛
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Abstract

本发明公开了一种铝合金双级固溶的随炉快速升温方法，首先将炉气温度快速加热至远高于铝合金板的第一级固溶温度，然后快速将炉气温度降低至第一级固溶温度，进行保温；再将炉气温度快速加热至远高于铝合金的第二级固溶温度，然后快速将炉气温度降低至第二级固溶温度，进行保温。本发明每级升温采用的加热方法可分为三个阶段：快速加热阶段、快速降温阶段和保温阶段，其关键是对快速加热阶段炉气加热温度的准确计算。该方法可快速、高效的将铝合金材料温度加热至固溶温度，减少热处理时间，提高生产效率，同时可避免长时间加热所造成的性能损失。该工艺方法操作简便，节约成本，具有实际工业生产应用价值。

Description

一种铝合金双级固溶的随炉快速升温方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金材料的固溶方法，属于有色金属材料及其热加工领域。
背景技术
铝合金结构件因其在制造成本、结构减重和成形性等方面的综合优势，在航空、航天、航海和交通运输等重要的轻量化整体结构中应用广泛。工业用铝合金结构件一般为固溶可强化型铝合金，需要通过固溶、淬火、时效等固溶工艺获得高强度、高韧性及耐腐蚀性能。对于超高强铝合金材料，双级固溶固溶制度可在固溶阶段预先析出Al3Zr粒子，可有效的抑制再结晶，以提高其力学性能。现有双级固溶升温方法一般直接将炉气温度升温至固溶温度，此时，铝合金材料的温度将远低于固溶温度，无法达到双级固溶的效果。同时，这种升温速度过慢，会大幅延长固溶时间，降低生产效率。
高性能铝合金材料所制造的结构件是航空、航天、航海和交通运输等重要的轻量化整体结构的关键部位，其性能及均匀性制约着该类构件承载能力与服役安全。随着目前该类铝合金结构的发展趋于大规格整体化与高综合性能化，对大规格铝合金结构件的固溶工艺提出了新的挑战。双级固溶方法可有效的提高铝合金结构件的力学性能。因此，发明一种精确控制铝合金材料温度的双级固溶快速升温方法可有效将这种固溶制度应用于工业生产，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足而提供一种精确控制铝合金材料温度的双级固溶随炉快速升温方法。
本发明的目的通过以下方法实现：一种铝合金双级固溶的随炉快速升温方法，首先将炉气温度快速加热至远高于铝合金的第一级固溶温度，然后快速将炉气温度降低至第一级固溶温度，进行保温；再将炉气温度快速加热至远高于铝合金的第二级固溶温度，然后快速将炉气温度降低至第二级固溶温度，进行保温。每级升温采用的加热方法可分为三个阶段：
1)快速升温阶段：将炉气温度加热至远高于铝合金的固溶温度；
2)快速降温阶段：快速将炉气温度降低至固溶温度；
3)保温阶段：在固溶温度保温。
其特征在于，必须根据铝合金固溶温度准确计算快速升温阶段炉气升温的最高温度，此温度由公式：Tf＝T+A(1-e-Bt)确定，式中，Tf为炉气温度，T为铝合金温度，A、B均为常数，A的取值为25-4000，B的取值为9.8×10-6-1.0×10-3。
所述方法，所述铝合金的双级固溶固溶的第一级固溶温度范围为300-400℃，第二级固溶温度为420-490℃。
本发明在工艺设计中有以下考虑：双级固溶制度，在第一级固溶处理阶段可预析出Al3Zr粒子，有效抑制再结晶，提高合金强度；在炉气快速升温阶段，炉气加热的最高温度远高于固溶温度，在加热过程中炉气与材料的温差一直保持在较大状态，可使材料初始升温速度较快；同时，在材料将升温至固溶温度时，依然存在较大温差，可保持材料的升温速度。在炉气快速降温阶段，可使炉气温度降低至固溶温度，可防止材料过烧。
本发明优点在于：①炉气加热的最高温度远高于固溶温度，可有效提高材料的升温速度。②材料快升温至固溶温度时，炉气和材料依然存在温差，可使料温快速升至温度。③在炉气快速降温阶段，可使炉气温度降低至固溶温度，可防止材料过烧。④双级固溶处理可抑制再结晶提高材料强度。⑤该工艺方法操作简便，升温时间减少，可大幅提高固溶生产效率，节约成本，具有实际工业生产应用价值。
附图说明
图1为本发明处理实施例1的炉气与厚板的升温过程。
图2为未采用本发明处理对比例1的炉气与厚板的升温过程。
图3为本发明处理实施例2的炉气与厚板的升温过程。
图4为未采用本发明处理对比例2的炉气与厚板的升温过程。
图5为本发明工艺示意图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
铝合金厚板材料为7050铝合金，尺寸为：3000×1200×80mm。将厚板置于辊底式加热炉中进行双级固溶处理(300℃/30min+480℃/30min)：取A值为84.0，取B值为4.5×10-4，根据公式计算，先将炉气升温至373℃，再快速降温至300℃，保温30min；升温至520℃，再快速降温至480℃，保温30min。炉气和厚板的升温过程，见图1。
对比例1
铝合金厚板材料为7050铝合金，尺寸为：3000×1200×80mm。将厚板置于辊底式加热炉中进行双级固溶处理(300℃/30min+480℃/30min)：先将炉气升温至300℃，保温30min；再升温至480℃，保温30min。炉气和厚板的升温过程，见图2。
实施例2
铝合金厚板材料为7085铝合金，尺寸为：3000×1200×180mm。将厚板置于辊底式加热炉中进行双级固溶处理(300℃/30min+485℃/30min)：取A值为170.8，取B值为2.2×10-4，根据公式计算，先将炉气升温至452℃，再快速降温至300℃，保温30min；升温至570℃，再快速降温至480℃，保温30min。炉气和厚板的升温过程，见图3。
对比例2
铝合金厚板材料为7085铝合金，尺寸为：3000×1200×180mm。将厚板置于辊底式加热炉中进行双级固溶处理(300℃/30min+485℃/30min)：先将炉气升温至300℃，保温30min；再升温至480℃，保温30min。炉气和厚板的升温过程，见图4。

Claims (4)

1.一种铝合金双级固溶的随炉快速升温方法，首先将炉气温度快速加热至远高于铝合金的第一级固溶温度，然后快速将炉气温度降低至第一级固溶温度，进行保温；再将炉气温度快速加热至远高于铝合金的第二级固溶温度，然后快速将炉气温度降低至第二级固溶温度，进行保温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每级升温采用的加热方法可分为三个阶段：快速升温阶段：将炉气温度加热至远高于铝合金的固溶温度；快速降温阶段：快速将炉气温度降低至固溶温度；保温阶段：在固溶温度保温。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，必须根据铝合金固溶温度准确计算快速升温阶段炉气升温的最高温度，此温度由公式：确定，式中，T f 为炉气温度，T为铝合金温度，A、B均为常数，A的取值为25-4000，B的取值为9.8×10-6-1.0×10-3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝合金的双级固溶的第一级固溶温度范围为300-400℃，第二级固溶温度为420-490℃。
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