CN111748756B - 一种铝合金的均质处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金的均质处理方法，包括以下步骤：步骤一，对铝合金进行DSC检测，确定铝合金中低熔点共晶或非平衡共晶熔化温度，即DSC曲线上对应的吸热峰；步骤二，根据步骤一中得到的吸热峰特征来制定单级或多级铝合金均质工艺。本发明改变传统采用参考相近合金牌号的均热处理模式，具体来讲，采用DSC曲线确定析出相或低熔点相溶解温度，即对应的吸热峰，可能是单个也可能多个吸热峰，铝合金通常不超过3个，根据吸热峰开始温度来制定均质温度，并通过控制均质温度和时间来达到均质目的，消除组织晶内和晶界上的粗大析出相。

Description

一种铝合金的均质处理方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其是涉及一种铝合金的均质处理方法。
背景技术
对于新型铝合金铸锭的均质处理，现有技术通常参照与现有合金牌号相近的成熟合金型合金的均质工艺执行。由于成分差异，合金中析出相或非平衡第二相不同，均热主要目的就是为了固溶合金晶界和晶内粗大析出相，并通过保温，促进合金元素在铝合金基体中尽可能均匀分布。
DSC测试，即示差扫描量热法，DSC可测定多种动力学和热力学参数，如：比热容、焓变、反应热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度等。
现有技术的不足在于均质温度确定，存在的问题有：1、均质温度偏低，对应均质时间较长，但是析出相固溶效果差；2、均质温度偏高，析出相有效回溶，但晶粒长大明显，合金性能降低；3、均质温度过高，析出相有效回溶，会出现晶界熔化，合金性能恶化。
发明内容
本发明设计了一种铝合金的均质处理方法，其解决的技术问题是解决现有技术存在的问题：1、均质温度偏低，对应均质时间较长，但是析出相固溶效果差；2、均质温度偏高，析出相有效回溶，但晶粒长大明显，合金性能降低；3、均质温度过高，析出相有效回溶，会出现晶界熔化，合金性能恶化。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种铝合金的均质处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，对铝合金进行DSC检测，确定铝合金中低熔点共晶或非平衡共晶熔化温度，即DSC曲线上对应的吸热峰；
步骤二，根据步骤一中得到的吸热峰特征来制定单级或多级铝合金均质工艺。
进一步，步骤一中，所述DSC检测的温升速度≤3℃/min。
进一步，所述吸热峰特征包括吸热峰个数n、开始温度s、结束温度e。
进一步，步骤二中，铝合金均质工艺包括均质温度和均质时间，第1个吸热峰开始温度为T1s、第1个吸热峰结束温度为T1e、第n个吸热峰开始温度为Tns、第n个吸热峰结束温度为Tne，具体工艺如下：
单个吸热峰：均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为24～36h；
多个吸热峰：第1级均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为3×（24～36h）/5；第n级均质温度为（Tns）-2×（Tns-T(n-1)e）/3，均质时间为2×（24～36h）/5(n-1)。
进一步，单个吸热峰：均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为25～32h；
多个吸热峰：第1级均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为3×（25～32h）/5；第n级均质温度为（Tns）-2×（Tns-T(n-1)e）/3，均质时间为2×（25～32h）/5(n-1)。
进一步，所述铝合金为Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg-Cu系和Al-Cu-Li系合金。
该铝合金的均质处理方法具有以下有益效果：
（1）本发明改变传统采用参考相近合金牌号的均热处理模式，具体来讲，采用DSC曲线确定析出相或低熔点相溶解温度，即对应的吸热峰，可能是单个也可能多个吸热峰，铝合金通常不超过3个，根据吸热峰开始温度来制定均质温度，并通过控制均质温度和时间来达到均质目的，消除组织晶内和晶界上的粗大析出相。
（2）本发明中的“吸热峰”是利用DSC曲线上的反应热来判断合金中析出相的溶解温度，进而为合金提供可靠的均质工艺取证，使用DSC曲线制定均质工艺报道较少，本发明在制定均质温度时采用多级工艺，均质温度选择低于吸热峰开始温度10-20℃，可以有效固溶析出相，且对合金组织尺寸大小影响不明显。
附图说明
图1：一种Al-Cu-Li合金铸态组织图；
图2：一种Al-Cu-Li铸态合金的DSC曲线图；
图3：一种Al-Cu-Li合金均质态组织图（515℃×16h+550℃×8h）；
图4：一种Al-Cu-Li合金不同状态线先扫描：（a）铸态；（b）515℃×16h;（c）515℃×16h+550℃×8h。
具体实施方式
下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：
一种铝合金的均质处理方法，包括以下步骤：
步骤一，对高品质铝合金进行DSC检测，确定铝合金中低熔点共晶或非平衡共晶熔化温度，即DSC曲线上对应的吸热峰，高品质铝合金为Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg-Cu系和Al-Cu-Li系合金，DSC检测的温升速度≤3℃/min。
步骤二，根据步骤一中得到的吸热峰特征来制定单级或多级铝合金均质工艺，吸热峰特征包括吸热峰个数n、开始温度s、结束温度e，铝合金均质工艺包括均质温度和均质时间，第1个吸热峰开始温度为T1s、第1个吸热峰结束温度为T1e、第n个吸热峰开始温度为Tns、第n个吸热峰结束温度为Tne，具体工艺如下：
单个吸热峰：均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为24～36h；
多个吸热峰：第1级均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为3×（24～36h）/5；第n级均质温度为（Tns）-2×（Tns-T(n-1)e）/3，均质时间为2×（24～36h）/5(n-1)。
更优选的，单个吸热峰：均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为25～32h；
多个吸热峰：第1级均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为3×（25～32h）/5；第n级均质温度为（Tns）-2×（Tns-T(n-1)e）/3，均质时间为2×（25～32h）/5(n-1)。
如图1所示，从Al-Cu-Li合金铸态组织图中可以明显观察到晶粒内部发达的枝晶组织，晶界上粗大析出物，晶内粗大无规则非平衡析出相；
如图2所示，Al-Cu-Li铸态合金的DSC曲线图中出现2个吸热峰，低熔点共晶或非平衡析出相共话温度分别为：T1s = 524℃、T1e = 545℃、T1s = 564℃、T1e = 577℃，则合金均质工艺采用515℃×16h+550℃×8h；
如图3所示，与图1中的铸态组织相比，采用均质工艺515℃×16h+550℃×8h二级均热后的Al-Cu-Li枝晶偏析完全消除，晶粒中粗大明显的第二相基本回溶到基体中，晶界上粗大的连续析出相基本固溶到基体中，且晶粒大小变化不大；
如图4所示，合金在不同状态下先扫描区域合金元素浓度分布，铸态合金（a）中的Cu、Al元素在晶界粗大析出物位置浓度波动幅度非常大；（b）中,经过一级均质处理（515℃×16h），Cu元素在晶界附近波动浮动大大趋缓；（c）中,合金经过二级均质处理后，Cu、Al元素以及其他主要合金元素，在晶界和析出物位置对应的浓度分布波动幅度变得很小，表明采用本发明铝合金的均质处理方法均质处理后的Al-Cu-Li合金均质效果佳；
析出相的有效回溶和合金元素的均匀扩散目的便是改善合金偏析，是通过本发明方法制定的工艺实现的，而工艺制定又是依据DSC曲线上吸热峰所处温度区间，本发明依据吸热峰开始温度，制定均热温度为（T1s）-（10～20）℃，通过对比图1、3、4发现，本发明制定工艺均质效果佳，恰当的均质工艺处理后的合金，再次进行DSC测试，DSC曲线上对应的析出相吸热峰消失。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种铝合金的均质处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，对铝合金进行DSC检测，所述铝合金为Al-Zn-Mg-Cu，确定铝合金中低熔点共晶或非平衡共晶熔化温度，即DSC曲线上对应的吸热峰；
步骤二，根据步骤一中得到的吸热峰特征来制定多级铝合金均质工艺；铝合金均质工艺包括均质温度和均质时间，第1个吸热峰开始温度为T1s、第1个吸热峰结束温度为T1e、第n个吸热峰开始温度为Tns、第n个吸热峰结束温度为Tne，具体工艺如下：
多个吸热峰：第1级均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为3×（24～36h）/5；第n级均质温度为（Tns）-2×（Tns-T(n-1)e）/3，均质时间为2×（24～36h）/5(n-1)。
2.根据权利要求1所述铝合金的均质处理方法，其特征在于：步骤一中，所述DSC检测的温升速度≤3℃/min。
3.根据权利要求1所述铝合金的均质处理方法，其特征在于：所述吸热峰特征包括吸热峰个数n、开始温度s、结束温度e。
4.根据权利要求1所述铝合金的均质处理方法，其特征在于：
多个吸热峰：第1级均质温度为（T1s）-（10～20）℃，均质时间为3×（25～32h）/5；第n级均质温度为（Tns）-2×（Tns-T(n-1)e）/3，均质时间为2×（25～32h）/5(n-1)。
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