CN110863161B - 一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺 - Google Patents

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    • 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

Abstract

本发明公开了一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，涉及铝合金加工技术领域，通过预时效处理、高温时效处理、低温时效处理和超低温时效处理的组合来对铝合金进行时效处理，通过时效温度、时效时间的控制以及辅助处理技术的配合使用来促使合金晶内析出相呈细小弥散分布且晶界析出相呈断续分布，从而有效改善铝合金的硬度和力学性能，使经本发明时效处理后的铝合金具有更优的综合性能。

Description

一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺
技术领域：
本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺。
背景技术：
铝合金因其具有优异的力学性能、抗腐蚀性能、成型性能而被广泛应用于多个工业领域，同时因其质轻而被典型应用于汽车加工领域。挤压铸造铝合金是指通过挤压铸造工艺加工而成的铝合金，以挤压铸造代替压力铸造生产铝合金，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了产品率及材料利用率。
时效处理属于铝合金加工的常见热处理方式，是指铝合金经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度或室温放置保持其形状、尺寸、性能随时间而变化的热处理工艺。为了优化铝合金的综合性能，本发明从时效处理工艺入手，通过对时效处理过程的设计来缩短时效时间并保证时效处理效果。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，通过时效温度、时效时间的控制以及辅助处理技术的配合使用来有效改善铝合金的硬度和力学性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下步骤：
(1)预时效处理：将经淬火处理后的挤压铸造铝合金转移到预热好的时效炉中进行预时效处理，时效炉的预热温度即为预时效处理温度，预时效处理温度为100-110℃；
(2)高温时效处理：将经预时效处理后的铝合金进行高温时效处理，采用分阶升温方式，先以5-10℃/min的升温速度加热至150-160℃保温时效，再继续以5-10℃/min的升温速度加热至200-210℃保温时效；
(3)低温时效处理：将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式，先以5-10℃/min的降温速度冷却至150-160℃保温时效，再继续以5-10℃/min的降温速度冷却至100-110℃保温时效；
(4)超低温时效处理：将经低温时效处理后的铝合金转移到预冷好的低温室中进行超低温时效处理，低温室的预冷温度即为超低温时效处理温度，超低温时效处理温度为0-10℃。
本发明所述超低温时效处理并不是本领域已知的常用时效处理方式，而本发明旨在通过所述超低温时效处理来协同预时效处理、高温时效处理和低温时效处理来优化时效处理效果，进而有效改善铝合金的综合性能，并在保证时效处理效果的同时显著缩短时效处理时间。
所述预时效处理的时间为2-5h。
所述高温时效处理的150-160℃保温时间为0.5-2h，200-210℃保温时间为1-3h。
所述低温时效处理的150-160℃保温时效为2-5h，100-110℃保温时间为1-3h。
所述超低温时效处理的时间为2-5h。
为了更加优化预时效处理的处理效果，本发明在预时效处理时协同使用了高频电磁波处理技术。
即将上述技术方案中的步骤(1)替换为“将经淬火处理后的挤压铸造铝合金转移到预热好的时效炉中进行预时效处理，并在时效炉的内部设有高频电磁波发生装置，电磁波频率为254±20KHz，时效炉的预热温度即为预时效处理温度，预时效处理温度为100-110℃”。
另外，为了从低温时效处理入手来优化其处理效果，本发明在低温时效处理时向铝合金表面一直施以无水乙醇喷雾，通过铝合金表面乙醇润湿层的形成来隔绝空气与铝合金的接触，而乙醇挥发后经收集再生，不会造成乙醇的浪费，同时乙醇的使用安全性又保证了铝合金时效处理的安全性。
即将上述技术方案中的步骤(3)替换为“将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式，先以5-10℃/min的降温速度冷却至150-160℃保温时效，再继续以5-10℃/min的降温速度冷却至100-110℃保温时效，在低温时效处理过程中不断向铝合金表面施以无水乙醇喷雾而在铝合金表面形成乙醇润湿层”。
本发明的有益效果是：本发明通过预时效处理、高温时效处理、低温时效处理和超低温时效处理的组合来对铝合金进行时效处理，通过时效温度、时效时间的控制以及辅助处理技术的配合使用来促使合金晶内析出相呈细小弥散分布且晶界析出相呈断续分布，从而有效改善铝合金的硬度和力学性能，使经本发明时效处理后的铝合金具有更优的综合性能。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)预时效处理：将经淬火处理后的挤压铸造铝合金转移到预热好的时效炉中进行预时效处理，时效炉的预热温度即为预时效处理温度，预时效处理温度为100℃，预时效处理时间为3h；
(2)高温时效处理：将经预时效处理后的铝合金进行高温时效处理，采用分阶升温方式，先以5℃/min的升温速度加热至155℃保温时效2h，再继续以5℃/min的升温速度加热至210℃保温时效2h；
(3)低温时效处理：将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式，先以10℃/min的降温速度冷却至150℃保温时效3h，再继续以10℃/min的降温速度冷却至100℃保温时效2h；
(4)超低温时效处理：将经低温时效处理后的铝合金转移到预冷好的低温室中进行超低温时效处理，低温室的预冷温度即为超低温时效处理温度，超低温时效处理温度为5℃，超低温时效处理时间为4h。
实施例2
将实施例1中的步骤(1)替换为“将经淬火处理后的挤压铸造铝合金转移到预热好的时效炉中进行预时效处理，并在时效炉的内部设有高频电磁波发生装置，电磁波频率为254KHz，时效炉的预热温度即为预时效处理温度，预时效处理温度为100℃，预时效处理时间为3h”，其余同实施例1。
实施例3
将实施例1中的步骤(3)替换为“将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式，先以10℃/min的降温速度冷却至150℃保温时效3h，再继续以10℃/min的降温速度冷却至100℃保温时效2h，在低温时效处理过程中不断向铝合金表面施以无水乙醇喷雾而在铝合金表面形成乙醇润湿层，无水乙醇喷雾速率为每m2铝合金表面每min喷施250mL”，其余同实施例1。
对比例
将实施例1中的超低温时效处理去除，其余同实施例1。
分别利用上述实施例和对比例对20mm厚的Al-7.5Zn-1.5Mg-1.5Cu-0.4Mn挤压铸造铝合金板材进行时效处理，并测定其硬度和力学性能，测定结果如表1所示。
采用维氏硬度计，将直径12.7mm厚度3mm的铝合金圆片在压力3kg下保压15s，平行测试三次，取平均值。
采用万能力学试验机根据ISO6892-1-2009标准进行拉伸试验，测定屈服强度和延伸率，平行测试三次，取平均值。
表1铝合金的硬度、屈服强度和延伸率
组别 硬度HV 屈服强度MPa 延伸率％
实施例1 147 584 12.2
实施例2 156 621 13.4
实施例3 154 605 12.9
对比例 132 523 10.1
由表1可知，本发明通过超低温时效处理、预时效处理时的高频处理、低温时效处理时的无水乙醇喷雾处理均能取得显著提高铝合金硬度、屈服强度和延伸率的技术效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预时效处理：将经淬火处理后的挤压铸造铝合金转移到预热好的时效炉中进行预时效处理，并在时效炉的内部设有高频电磁波发生装置，电磁波频率为254±20KHz，时效炉的预热温度即为预时效处理温度，预时效处理温度为100-110℃；
(2)高温时效处理：将经预时效处理后的铝合金进行高温时效处理，采用分阶升温方式，先以5-10℃/min的升温速度加热至150-160℃保温时效，再继续以5-10℃/min的升温速度加热至200-210℃保温时效；
(3)低温时效处理：将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式，先以5-10℃/min的降温速度冷却至150-160℃保温时效，再继续以5-10℃/min的降温速度冷却至100-110℃保温时效；
(4)超低温时效处理：将经低温时效处理后的铝合金转移到预冷好的低温室中进行超低温时效处理，低温室的预冷温度即为超低温时效处理温度，超低温时效处理温度为0-10℃。
2.根据权利要求1所述的时效处理工艺，其特征在于：所述预时效处理的时间为2-5h。
3.根据权利要求1所述的时效处理工艺，其特征在于：所述高温时效处理的150-160℃保温时间为0.5-2h，200-210℃保温时间为1-3h。
4.根据权利要求1所述的时效处理工艺，其特征在于：所述低温时效处理的150-160℃保温时效为2-5h，100-110℃保温时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的时效处理工艺，其特征在于：所述超低温时效处理的时间为2-5h。
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