CN108642414A - 一种6063铝合金挤压板的热处理工艺 - Google Patents

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秦永强
胡叶明
黄�俊
王岩
崔接武
郑红梅
周士昂
舒霞
张勇
吴玉程
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    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05Changing 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 of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions

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6063铝合金挤压板的热处理工艺,首先对6063挤压板进行搅拌摩擦加工,在加工区得到细小等轴晶。塑性得到提升,但由于强化相的回溶,而使其硬度降低。再对焊核区进行人工时效处理,时效温度:185℃,时效时间:2‑10h。时效后焊核区晶粒更加均匀,晶内析出相增多,硬度明显提高,在时效温度8h时,硬度平均值达到峰86.46HV。经本工艺后,焊核区塑性得到提高,延伸率为23.4%;时效时间8h时,焊核区硬度最高可回复到基体的92%。提高了6063铝合金强韧性,增加了其在各行业中的应用范围。

Description

一种6063铝合金挤压板的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种6063铝合金挤压板的热处理工艺,属于大塑性变形和热处理技术领域。
背景技术
6000系铝合金主要合金化元素是Mg、Si,主要强化相是Mg2Si。因其具有比强度高、耐腐蚀性好、加工性好、成型性优等优点,被广泛发掘代替一些钢铁材料,不仅大量用于航空航天、造船、电子、列车、汽车,特别是新兴的能源汽车领域,也广泛用于建筑结构材料、体育和生活用品等,有效缓解轻量、节能等问题。
搅拌摩擦加工是在搅拌摩擦焊的基础上发展而来的一种固态加工技术。通过高速旋转的轴肩以及无消耗的搅拌针与金属表面接触而产生的摩擦热和剪切热,使金属表面软化、塑化,再通过搅拌针的搅拌作用,随着加工方向前进,使热塑化的金属沿着搅拌头由前向后转移,在搅拌头的压力作用下形成扩散固态连接。
发明内容
本发明公开了一种6063铝合金挤压板的热处理工艺,目的在于提高6063铝合金强韧性,以增加其在各行业中的应用范围。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种6063铝合金挤压板的热处理工艺,包括以下步骤:
(1)对6063铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工;
(2)将搅拌摩擦加工后的挤压板线切割成需要的尺寸;
(3)将切割后的挤压板进行人工时效处理。
优选地,步骤(1)的具体过程如下:以6063铝合金挤压板为基体,表面清洁干净后,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,以水为冷却介质,加工一道次。
优选地,步骤(1)中搅拌针规格和工艺参数分别为:搅拌针长度:5mm,轴肩下压量:1mm,搅拌头倾斜角:2°,焊接速度:90-120mm/min,旋转速度:800-2000r/min。
优选地,步骤(3)的具体过程如下:将切割好的挤压板放入保温稳定的箱式炉中进行时效处理。
优选地,人工时效处理的参数为时效温度为170-200℃,时效时间为2-18h。
在搅拌摩擦加工过程中,材料发生动态回复再结晶,形成细小的等轴新晶粒,起晶粒细化作用,提高了材料的强度,改善了材料的塑、韧性。对于6063铝合金,塑、韧性有所提高,但是硬度却下降了。这主要是因为热影响而使加工区域强化相回溶,根本原因是动态回复过程中,位错密度大幅度减少,细晶强化作用不足以弥补加工区强度、硬度的下降。所以搅拌摩擦加工后的时效处理尤为重要,其目的是在一定温度条件下使沉淀强化相从焊核区析出,提高焊核区硬度,以获得满意的强化效果。
本发明的有益效果如下:
(1)热处理后的铝合金发生动态回复再结晶,生成等轴新晶粒。与基体相比晶粒明显细化,组织均匀,焊核区塑韧性有所提高,延伸率由基体的18.4%提高到23.4%。
(2)搅拌摩擦加工后的时效使得因受热影响而回溶的强化相粒子重新从晶内、晶界析出,大大提高了焊核区的强度、硬度。在时效温度185℃,时效时间8h时,焊核区硬度最高值达到89.12HV,回复到基体约为92%。
通过搅拌摩擦加工及其时效处理,得到了综合性能优秀的6063铝合金,增加了其在各行业中的应用范围。
附图说明
图1:6063-T6铝合金挤压板金相图;
图2:6063-T6铝合金挤压板热处理后焊缝金相图;
图3:6063-T6铝合金挤压板热处理后焊核区金相图;
图4:实施例1中时效温度185℃不同时效时间下的维氏硬度对比图;
图5:不同时效温度下的最优硬度对比图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步的详细说明。本领域的技术人员应当理解,实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6063-T6铝合金挤压板的组成如下:以质量%计包含镁Mg:0.45-0.9、硅Si:0.20-0.6、铁Fe::0.35、铜Cu:0.10、锰Mn:0.10、铬Cr:0.10、锌Zn:0.10、钛Ti:0.10、其他:0.15、铝Al:余量。
实施例1:
6063-T6铝合金挤压板规格为:长×宽×厚=170mm×90mm×8mm。
将挤压板表面清洁干净后固定在夹持装置上,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,以水为冷却介质,加工一道次。搅拌针规格和工艺参数分别为:搅拌针长度:5mm,轴肩下压量:1mm,搅拌头倾斜角:2°,焊接速度:90~120mm/min,旋转速度:800~2000r/min。通过拉伸试验,测得焊核区塑韧性有所提高,延伸率由基体的18.4%提高到23.4%。
将搅拌摩擦加工后的挤压板用型号为DK7730电火花数控线切割机床切样,样品规格为:长×宽×厚=30mm×8mm×8mm。将切好的样品放入保温稳定的箱式炉中进行时效处理。时效温度185℃,时效时间2h、4h、6h、8h、10h。依次取样并用显微硬度仪进行硬度测试,如图4所示,通过Origin8软件对实验数据的分析可知:最优时效时间为8h,且在时效时间8h时,焊核区硬度最高值为89.12HV,硬度平均值为86.46HV。
实施例2:
6063-T6铝合金挤压板规格为:长×宽×厚=170mm×90mm×8mm。
将挤压板表面清洁干净后固定在夹持装置上,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,以水为冷却介质,加工一道次。搅拌针规格和工艺参数分别为:搅拌针长度:5mm,轴肩下压量:1mm,搅拌头倾斜角:2°,焊接速度:90~120mm/min,旋转速度:800~2000r/min。通过拉伸试验,测得焊核区塑韧性有所提高,延伸率由基体的18.4%提高到23.4%。
将搅拌摩擦加工后的挤压板用型号为DK7730电火花数控线切割机床切样,样品规格为:长×宽×厚=30mm×8mm×8mm。将切好的样品放入保温稳定的箱式炉中进行时效处理。时效温度170℃,时效时间2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h。依次取样并用显微硬度仪进行硬度测试,通过Origin8软件对实验数据的分析可知:最优时效时间为12h,且在时效时间12h时,焊核区硬度最高值为86.72HV。
实施例3:
6063-T6铝合金挤压板规格为:长×宽×厚=170mm×90mm×8mm。
将挤压板表面清洁干净后固定在夹持装置上,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,以水为冷却介质,加工一道次。搅拌针规格和工艺参数分别为:搅拌针长度:5mm,轴肩下压量:1mm,搅拌头倾斜角:2°,焊接速度:90~120mm/min,旋转速度:800~2000r/min。通过拉伸试验,测得焊核区塑韧性有所提高,延伸率由基体的18.4%提高到23.4%。
将搅拌摩擦加工后的挤压板用型号为DK7730电火花数控线切割机床切样,样品规格为:长×宽×厚=30mm×8mm×8mm。将切好的样品放入保温稳定的箱式炉中进行时效处理。时效温度200℃,时效时间2h、4h、6h、8h、10h。依次取样并用显微硬度仪进行硬度测试,通过Origin8软件对实验数据的分析可知:最优时效时间为8h,且在时效时间4h时,焊核区硬度最高值为81.98HV。
本发明通过一系列试验以及性能测试,最终确定最优时效工艺为:时效温度185℃,时效时间8h。

Claims (5)

1.一种6063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6063铝合金挤压板进行搅拌摩擦加工;
(2)将搅拌摩擦加工后的挤压板线切割成需要的尺寸;
(3)将切割后的挤压板进行人工时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种6063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:以6063铝合金挤压板为基体,表面清洁干净后,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,以水为冷却介质,加工一道次。
3.根据权利要求2所述的一种6063铝合金挤压板的热处理工艺,其特征在于:步骤(1)中搅拌针规格和工艺参数分别为:搅拌针长度:5mm,轴肩下压量:1mm,搅拌头倾斜角:2°,焊接速度:90-120mm/min,旋转速度:800-2000r/min。
4.根据权利要求1所述的一种6063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:将切割好的挤压板放入保温稳定的箱式炉中进行时效处理。
5.根据权利要求4所述的一种6063铝合金挤压板的热处理工艺,其特征在于:人工时效处理的参数为时效温度为170-200℃,时效时间为2-18h。
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