CN111101033A - 一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺 - Google Patents

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吕正风
郑卓阳
程仁寨
程雪婷
张小刚
王兴瑞
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    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • 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
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Abstract

本发明提供一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，主要涉及合金技术领域。一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，由以下重量百分比的组分组成：Zn：5.5~7.5%，Mg：2.5~3.5%，Cu：0.5~1.0%，Y：0.1~0.5%，Zr：0.1~0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；其热处理工艺为：将铝合金坯料在470℃~490℃下保温12~24h，之后空气中冷却，得到坯料A；将坯料A在400℃~450℃下保温4~12h，之后空气中冷却，得到坯料B；将坯料B在120℃~150℃下保温12~24h，之后空气中冷却，得到铝合金。本发明的有益效果在于：本发明使铝合金材料的晶粒组织更加致密，使铝合金材料的抗拉强度显著增强。

Description

一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺
技术领域
本发明主要涉及合金技术领域，具体是一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺。
背景技术
铝合金是一种轻质合金，具有比强度高、比刚度高，导热导电性能好的优点，并且电磁屏蔽性能好、阻尼减振性能较强、易于切削加工且加工成本低，在航空航天、汽车、3C领域有着广泛的应用。目前对于铝合金的热处理方式通常都是进行单级或者双级时效热处理方式，即进行固溶处理保温一段时间后空冷，或者再增加一人工时效处理保温一段时间后空冷，以达到第二相强化以及弥散强化的效果，使材料达到抗拉强度峰值。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，通过选取热处理温度、保温时间、冷却方式等工艺参数，增加更多级热处理，使铝合金材料的晶粒组织更加致密，使铝合金材料的抗拉强度更强。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，由以下重量百分比的组分组成：Zn：5.5~7.5%，Mg：2.5~3.5%，Cu：0.5~1.0%，Y：0.1~0.5%，Zr：0.1~0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；
其热处理工艺为：
S1：将铝合金坯料在470℃~490℃下保温12~24h，之后空气中冷却，得到坯料A；
S2：将坯料A在400℃~450℃下保温4~12h，之后空气中冷却，得到坯料B；
S3：将坯料B在120℃~150℃下保温12~24h，之后空气中冷却，得到铝合金。
优选的，所述S1步骤为将铝合金坯料在470℃~480℃下保温20h~24h，之后空气中冷却，得到坯料A。
优选的，所述S2步骤为将坯料A在420℃~450℃下保温4~10h，之后空气中冷却，得到坯料B。
优选的，所述S3步骤为将坯料B在120℃~140℃下保温16~24h，之后空气中冷却，得到铝合金。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明铝合金多级热处理的性能受铝合金热处理温度、保温时间、冷却方式等条件的影响。其中热处理温度及保温时间对铝合金坯料的力学性能起决定作用，将使其第二相弥散析出起到弥散强化的作用，从而提高其力学性能。且通过多级热处理的方式，相对于单级、两级热处理方式来说，可显著细化晶粒，而随着其晶粒的变小，其强度和延伸率得到显著增高。
具体实施方式
结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
一种低合金化铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Zn：5.5~7.5%，Mg：2.5~3.5%，Cu：0.5~1.0%，Y：0.1~0.5%，Zr：0.1~0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；
优选的，由以下重量百分比的组分组成的铝合金机械性能更强：Zn：6.85%，Mg：3.22%，Cu：0.69%，Y：0.45%，Zr：0.48%，其余为Al及不可去除的杂质元素。
下面将根据以上组分的铝合金进行多级热处理，以分析其最优热处理工艺。
实施例1：
将铝合金坯料在480℃保温22h之后空冷；然后将坯料在450℃保温10h之后空冷；最后将坯料在120℃保温20h之后空冷。
对上述热处理后得到的铝合金进行室温力学性能测试，结果见表1。
实施例2：
将铝合金坯料在470℃保温20h之后空冷；然后将坯料在420℃保温7h之后空冷；最后将坯料在150℃保温20h之后空冷。
对上述热处理后得到的铝合金进行室温力学性能测试，结果见表1。
实施例3：
将铝合金坯料在480℃保温18h之后空冷；然后将坯料在450℃保温4h之后空冷；最后将坯料在150℃保温22h之后空冷。
对上述热处理后得到的铝合金进行室温力学性能测试，结果见表1。
对比例1：
将铝合金坯料在480℃保温22h之后空冷。
对上述热处理后得到的铝合金进行室温力学性能测试，结果见表1。
对比例2：
将铝合金坯料在480℃保温22h之后空冷；然后将坯料在450℃保温10h之后空冷。
对上述热处理后得到的铝合金进行室温力学性能测试，结果见表1。
本发明实施例制备的铝合金力学性能表
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
抗拉强度（MPa） 648 650 635 425 622
屈服强度（MPa） 521 515 534 342 504
延伸率（%） 9.1 9.2 10.4 4.3 8.5
由上表可以看出，本发明针对铝合金而进行的三级热处理工艺，较之单级热处理工艺而言，铝合金的机械性能具有明显的提高。相对于现在常用的双级热处理工艺而言，对于铝合金机械性能也有明显的提高，因而第三级热处理工艺可以作为第二级热处理后的有效补充，从而显著细化铝合金晶粒，使铝合金的机械性能达到峰值。

Claims (4)

1.一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：Zn：5.5~7.5%，Mg：2.5~3.5%，Cu：0.5~1.0%，Y：0.1~0.5%，Zr：0.1~0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；
其热处理工艺为：
S1：将铝合金坯料在470℃~490℃下保温12~24h，之后空气中冷却，得到坯料A；
S2：将坯料A在400℃~450℃下保温4~12h，之后空气中冷却，得到坯料B；
S3：将坯料B在120℃~150℃下保温12~24h，之后空气中冷却，得到铝合金。
2.根据权利要求1所述的一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，其特征在于：所述S1步骤为将铝合金坯料在470℃~480℃下保温20h~24h，之后空气中冷却，得到坯料A。
3.根据权利要求1所述的一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，其特征在于：所述S2步骤为将坯料A在420℃~450℃下保温4~10h，之后空气中冷却，得到坯料B。
4.根据权利要求1所述的一种低合金化铝合金及其多级热处理强化工艺，其特征在于：所述S3步骤为将坯料B在120℃~140℃下保温16~24h，之后空气中冷却，得到铝合金。
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