CN108588600A - 一种7003铝合金挤压板的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金的大塑性变形和热处理技术领域，特别涉及一种7003铝合金挤压板的热处理工艺，首先对7003铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工处理得到细晶组织，其强韧性得到一定程度提高，再对搅拌摩擦加工后的焊合区进行固溶时效处理，具体包括固溶和人工时效。先进性固溶处理，处理温度为480℃，时间为30min‑4h。再进行时效处理，处理温度为120℃，时间为1‑72h。经过热处理后的合金晶粒更加均匀，再结晶程度较高，并且有明显的析出相，合金的硬度达到140.8HV,延伸率为20.1％。与传统的单一热处理工艺相比，其晶粒细化程度更高，在硬度提高的同时，塑性也得到了很大程度的提升。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金的大塑性变形和热处理技术领域，特别涉及一种能提高7003铝合金强韧性的热处理工艺。
背景技术
7000系铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金，具有密度小、比强度高、韧性良好、易于成型和加工以及成本较低等一系列优点,广泛用于航天、航空、交通运输领域。发达国家由于研究起步更早，对此类合金的研究已经较为成熟。我国对此类高强铝合金的研究与国外相比，无论从基础理论、工艺技术以及技术水平的完善程度都较发达国家有一定的差距。对热处理工艺的研究也多以传统的单一热处理为主，多数都是以提高合金材料的某一项性能为目的，对提高合金材料综合力学性能的手段明显不足。因此，我国需求的高质量的超高强7000系铝合金主要依赖进口。
因此，提供一种能提高7003铝合金强韧性的热处理工艺变得十分重要。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能提高手机背板用7003铝合金强韧性的热处理工艺。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种7003铝合金挤压板的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)对7003铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工；
(2)对切割后的样品进固溶处理；
(3)对固溶后的样品进行时效处理。
优选地，步骤(1)的具体过程如下：采用SXT-10龙门移动式搅拌摩擦焊机对手机背板用7003铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工，工艺参数为转速1000r/min,行进速度为120mm/min。
优选地，步骤(2)的具体过程如下：将切割后的样品加热至460℃-500℃，保温30min-2h。
优选地，步骤(3)的具体过程如下：将固溶后的样品加热至120℃-160℃，保温1h-72h。
搅拌摩擦加工是利用耐高温硬质材料构成一定形状的焊具。FSP用一种非损耗的特殊形状的搅拌头旋转着插入背焊零件，然后沿着被焊零件的待焊界面向前移动，通过对材料的搅拌摩擦，使待焊材料加热到热塑性状态，搅拌头高速旋转的带动下，处于塑性状态的材料环绕搅拌头由前向后转移，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压，在热-机联合作用下材料扩散连接形成致密的金属间固相连接。基本思想就是利用搅拌头与材料的锻压、摩擦及搅拌机械作用，使搅拌区域发生大塑性变形，材料软化并得到混合、破碎、热暴露，从而实现材料微观组织的细化、均匀化、致密化，最终使材料的综合性能得到显著提高。
由于搅拌摩擦加工处理后的机械性能提高不够明显，因此，后续的热处理及其重要。7003铝合金为时效强化合金，固溶处理是提高其性能的重要工序之一。合金元素的固溶程度、再结晶程度及晶粒尺寸对后续淬火及时效行为都将产生很大影响，从而影响合金最终的强度、断裂韧性、抗应力腐蚀等性能。固溶温度的升高可提高合金时效后的硬度和强度，这是因为固溶温度使合金淬火后得到更高的溶质和空位浓度，有利于细小沉淀相均匀弥散析出；但是温度太高会导致伪共晶组织熔化，产生过烧组织。逐步升温固溶处理可使最终固溶温度超过多相共晶温度而不产生过烧组织，提高残余可溶结晶相的固溶程度和合金力学性能。固溶后既进行时效处理，加速其沉淀析出过程，得到不同于自然时效的沉淀析出相，使合金强韧化，改善使用性能。
本发明的有益效果在于：
本发明采用的热处理工艺有效的解决了7003铝合金韧性较低的缺陷。经过搅拌摩擦加工晶粒明显细化，由于细晶强化，搅拌摩擦处理后的铝合金挤压板的强度和塑性都得到了一定的的提高，然后进行固溶处理使铝基体中的过剩相充分溶于固溶体中，随即进行人工时效使晶内和晶件析出细小弥散的强化相粒子。结果表明固溶温度为480℃，保温时间2h，时效温度为120℃，时效时间为24h时，合金的硬度峰值为140.8，延伸率从12.6％提高到20.0％。
附图说明
图1中(a)(b)为7003铝合金挤压板搅拌摩擦加工前后晶粒对比金相图。
图2：固溶温度为480℃不同时间下的维氏硬度图,固溶峰值为86.5HV。
图3：时效温度为120℃不同时间下的维氏硬度图,时效峰值为140.8HV。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步：根据下列实施例可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
以下实施例中采用的原料-7003铝合金挤压板的组成如下：以质量％计包含Si：≤0.35、Fe：≤0.40、Cu：≤0.10、Mn：0.20～0.7、Mg：1.0～1.8、Cr：0.06～0.20、Zn：4.0～5.0、Zr：0.08～0.20、Ti：0.01～0.06、Al：余量。
实施例1
基体材料:长宽厚分别为300mm、160mm、20mm的7003铝合金挤压板
采用型号为SXT-10龙门移动式搅拌摩擦焊机进行搅拌摩擦加工，工艺参数为转速1000r/min,行进速度为120mm/min。
将搅拌摩擦加工铝合金板进行固溶处理，固溶温度为460℃，分别保温30min、1h、2h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为2小时。
对固溶2小时后的试样进行时效处理，时效温度为120℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、72h。随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终24h时合金的硬度达到峰值为125.5HV，延伸率为16.7％。
实施例2
基体材料:长宽厚分别为300mm、160mm、20mm的7003铝合金挤压板。
采用型号为SXT-10龙门移动式搅拌摩擦焊机进行搅拌摩擦加工，工艺参数为转速1000r/min,行进速度为120mm/min。
将搅拌摩擦加工铝合金板进行固溶处理，固溶温度为480℃，分别保温30min、1h、2h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为2小时。
对固溶2小时后的试样进行时效处理，时效温度为120℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、72h。随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终24h时合金的硬度达到峰值为140.8.HV。延伸率为20.0％。
实施例3
基体材料:长宽厚分别为300mm、160mm、20mm的7003铝合金挤压板。
采用型号为SXT-10龙门移动式搅拌摩擦焊机进行搅拌摩擦加工，工艺参数为转速1000r/min,行进速度为120mm/min。
将搅拌摩擦加工铝合金板进行固溶处理，固溶温度为480℃，分别保温30min、1h、2h、4h，随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。将硬度值用软件分析，最终得出最佳固溶时间为3小时。
对固溶2小时后的试样进行时效处理，时效温度为160℃，时效时间分别为1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、72h。随即对每个保温时间的试样硬度进行测试。
将硬度值用Origin8软件分析，最终24h时合金的硬度达到峰值为132.7HV，延伸率为14.6％。
以上所述仅是本发明的优选实施例，本发明通过一系列试验，最终确定最佳的热处理工艺为固溶温度为480℃，保温时间2h，时效温度为120℃,时效时间为24h时，其7003铝合金挤压板的硬度最高。
Claims (4)
1.一种7003铝合金挤压板的热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)对7003铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工；
(2)对切割后的样品进固溶处理；
(3)对固溶后的样品进行时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种7003铝合金挤压板的热处理工艺，其特征在于：步骤(1)的具体过程如下：采用SXT-10龙门移动式搅拌摩擦焊机对手机背板用7003铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工，工艺参数为转速1000r/min,行进速度为120mm/min。
3.根据权利要求1所述的一种7003铝合金挤压板的热处理工艺，其特征在于：步骤(2)的具体过程如下：将切割后的样品加热至460℃-500℃，保温30min-2h。
4.根据权利要求1所述的一种7003铝合金挤压板的热处理工艺，其特征在于：步骤(3)的具体过程如下：将固溶后的样品加热至120℃-160℃，保温1h-72h。
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