CN113846279A - 一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用 - Google Patents
一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113846279A CN113846279A CN202111128790.8A CN202111128790A CN113846279A CN 113846279 A CN113846279 A CN 113846279A CN 202111128790 A CN202111128790 A CN 202111128790A CN 113846279 A CN113846279 A CN 113846279A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- aging
- ultra
- strengthening
- fast
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C22F1/053—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 of alloys with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- 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
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种7075铝合金超快速人工时效强化工艺及其应用。超快速人工时效强化工艺为对固溶处理后的冷轧态标准成分7075铝合金在室温下自然时效数周,然后在大于150℃的高温下快速时效数小时。在本发明中,通过对7075铝合金进行自然时效预处理加上高温时效处理,相较于传统的T6时效热处理工艺,可以更快地获得与之相当的峰值硬度;自然时效预处理工艺采用在室温下进行时效的方法,无需能耗和热处理设备、操作简便;采用人工时效强化处理工艺可以实现7075铝合金的超快速强化,不仅能够节约工时、减少能耗、提高生产效率,还可以缩短材料研发周期,拓宽7075铝合金应用领域。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域,尤其涉及一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用。
背景技术
铝合金具有密度低、成型容易、可回收性好等优点而被广泛应用于建筑、交通和航空航天等领域。可时效强化的Al-Zn-Mg-Cu合金(如7075铝合金)因其高比强度、高韧性、优良的耐腐蚀性以及优异的加工焊接性能,是重要的航空航天用轻质铝合金材料,也是汽车用Al-Mg-Si合金板材的潜在替代者。高强度铝合金在航空、汽车工业中的大规模应用不仅使得其产品可靠性得到了保证,还可以节约制造和燃料成本,获得更高效率的同时减少碳排放。在可见的未来,Al-Zn-Mg-Cu合金仍将继续为人们所重视和发展。
铝合金的强化机制一般有固溶强化、细晶强化和沉淀强化等,其强度受到几种强化机制的综合调控。在热处理过程中,合金中的溶质原子一部分溶于基体实现固溶强化,另一部分则会形成细小弥散的沉淀相分布在基体中实现沉淀强化。无论是粗晶还是细晶铝合金,几种强化机制中贡献最主要都来源于沉淀强化。以7075铝合金为例,其典型的T6时效热处理工艺(在120℃时效24小时)可以促进GP区和η′相的大量形成,从而使合金获得良好的性能。时效强化的核心在于,利用不同温度下溶质原子溶解度的变化,通过热处理调控溶质原子的析出行为,生成可有效阻碍缺陷运动的高密度析出相,从而显著提高材料的力学性能。其中,析出相的结构、尺寸和分布等特征决定了材料的强化效果。然而,过长的时效时间不仅会产生严重的能耗、拉长材料的研发周期,也大大地限制了该合金在汽车工业领域中的应用,例如汽车车身用Al-Mg-Si合金通常需要在半小时的人工时效处理过程中实现“烤漆强化”。因此,实现7075铝合金的快速强化,对于加速新型合金研发、拓宽合金的应用范围有着非常重要的意义。
通常来说,铝合金的析出行为是一个热激活的过程,析出相的形成速率与时效温度相关,因此提高时效温度是加速时效析出最简单的方法。然而有研究表明,铝合金的峰值强度会随时效温度的升高而逐渐降低。与之相比,自然时效预处理操作简便,无需能耗,是实现合金超快速强化的理想方案。目前,采用自然时效预处理在不损失峰值强度的前提下实现7075铝合金在高温时效下的超快速强化的方法尚未见诸报道。
发明内容
本发明提供了一种用于7075铝合金的超快速时效工艺,通过在一定温度条件下进行自然时效预处理,实现铝合金材料在高温(大于150℃)下时效超快速强化,相较传统T6时效热处理工艺更快达到峰值强度,显著提高硬度和强度。
本发明采用的技术方案如下:
一、一种用于7075铝合金的超快速人工时效强化工艺
超快速人工时效强化工艺包括以下步骤:
步骤1)将固溶处理后7075铝合金在室温下自然时效数周;
步骤2)在高温下快速时效数小时。
所述步骤1)中,将固溶处理后7075铝合金在室温下进行4~8周的自然时效处理。
所述步骤2)中,快速时效时间为2~4小时,快速时效温度为150℃~180℃。
所述7075铝合金采用铸造-冷轧的方法制备得到:将1mm的冷轧态7075铝合金在475℃下固溶处理1.5小时,然后冰水淬火,之后进行步骤1)和步骤2)的时效处理:
所述7075铝合金的成分为:Si:0.04wt%;Fe:0.12wt%;Mg:2.57wt%;Cu:1.56wt%;Zn:5.84wt%;Cr:0.22wt%;Ti:0.012wt%;Zr:0.029wt%;Al:余量。
经过超快速人工时效强化工艺的7075铝合金的峰值硬度可达到168HV。
二、采用超快速人工时效强化工艺的7075铝合金的应用
经过超快速人工时效强化工艺的7075铝合金在汽车领域的应用,用于汽车车身板材,实现烤漆强化。
本发明的有益效果是:
1、通过对7075铝合金进行自然时效预处理加上高温时效处理相较于传统的T6时效热处理工艺,可以更快地获得与之相当的峰值硬度。
2、自然时效预处理工艺采用在室温下进行时效的方法,无需能耗和设备、操作简便。
3、如图1所示,自然时效预处理后进行高温时效,只需要4小时即可以达到峰值硬度168HV,而T6时效强化工艺则需要12小时(170HV),采用人工时效强化处理工艺可以实现7075铝合金的超快速强化,不仅可以节约工时、减少能耗、提高制造效率,还可以缩短材料研发周期,拓宽7075铝合金应用领域(如应用在汽车车身板材上实现“烤漆硬化”)。
附图说明
图1是本发明的人工时效强化处理工艺(Nature ageing 8w+ageing@180℃)、传统T6时效热处理工艺制备的7075铝合金(Direct ageing@120℃)及180℃下直接进行高温时效的7075铝合金(Direct ageing@180℃)的硬度随时效时间的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明设计了一种7075铝合金超快速人工时效强化工艺,其特征为对固溶处理后的冷轧态铝合金在室温下自然时效数周,然后在较高温度下(大于150℃)快速时效数小时。
实验材料7075铝合金采用铸造-冷轧的方法制造,其成分(wt%)如下:Si:0.04;Fe:0.12;Mg:2.57;Cu:1.56;Zn:5.84Cr:0.22;Ti:0.012;Zr:0.029;Al:余量。将厚度为1mm的冷轧态7075铝合金在475℃下固溶处理1.5小时,然后冰水淬火,之后进行时效处理:(1)在保温箱中(20℃)完成8周的自然时效,然后在180℃下分别进行高温时效2、4、8、12、24小时;(2)作为对比,在120℃和180℃下分别进行时效2、4、8、12、24小时处理。然后分别测试不同时效条件各试样的维氏硬度,实验结果如图1所示;选取合适试样通过砂纸打磨和双喷减薄制备透射电子显微镜(TEM)试样,观察时效过程中析出相行为特征。TEM试样在球差校正透射电子显微镜下观察表征,同时可以做析出相分析。
所述人工时效强化工艺在固溶处理后首先进行了数周的自然时效处理。
所述人工时效强化工艺在完成自然时效处理过后,在180℃下高温时效处理数小时。
采用自然时效预处理和高温时效的人工时效强化工艺相较于高温时效和T6时效热处理工艺可以更快达到峰值硬度(4小时)。
如图1所示,可以看出,随时效时间延长,合金的硬度均有所提高;人工时效强化处理7075铝合金在时效4小时后达到峰值硬度(168HV),而T6热处理7075铝合金在时效12小时后达到峰值硬度(170HV),采用自然时效预处理和高温时效的人工时效强化工艺相较于高温时效和T6时效热处理工艺的峰值硬度相当。使用人工时效强化处理工艺可以明显缩短时效处理所需时间;而直接高温时效处理则会削弱7075铝合金的性能。
Claims (7)
1.一种用于7075铝合金的超快速人工时效强化工艺,其特征在于,超快速人工时效强化工艺包括以下步骤:
步骤1)将固溶处理后7075铝合金在室温下自然时效数周;
步骤2)在高温下快速时效数小时。
2.根据权利要求1所述的一种用于7075铝合金超快速人工时效强化工艺,其特征在于:所述步骤1)中,将固溶处理后7075铝合金在室温下进行4~8周的自然时效处理。
3.根据权利要求1所述的一种用于7075铝合金超快速人工时效强化工艺,其特征在于:所述步骤2)中,快速时效时间为2~4小时,快速时效温度为150℃~180℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于7075铝合金超快速人工时效强化工艺,其特征在于:所述7075铝合金采用铸造-冷轧的方法制备得到:将冷轧态7075铝合金在475℃下固溶处理1.5小时,然后冰水淬火,之后进行步骤1)和步骤2)的时效处理。
5.根据权利要求1所述的一种用于7075铝合金超快速人工时效强化工艺,其特征在于:所述7075铝合金的成分为:Si:0.04wt%;Fe:0.12wt%;Mg:2.57wt%;Cu:1.56wt%;Zn:5.84wt%;Cr:0.22wt%;Ti:0.012wt%;Zr:0.029wt%;Al:余量。
6.根据权利要求1所述的一种用于7075铝合金超快速人工时效强化工艺,其特征在于:经过超快速人工时效强化工艺的7075铝合金的峰值硬度可达到168HV。
7.采用权利要求1~6任一所述的7075铝合金的应用,其特征在于:经过超快速人工时效强化工艺的7075铝合金在汽车领域的应用,用于汽车车身板材,实现烤漆强化。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111128790.8A CN113846279A (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111128790.8A CN113846279A (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113846279A true CN113846279A (zh) | 2021-12-28 |
Family
ID=78979589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111128790.8A Pending CN113846279A (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113846279A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114703407A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-07-05 | 吉林大学 | 一种高性能Al-Mg-Si-Cu-Sn铝合金及其制备方法 |
CN115305391A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-08 | 中南大学 | 一种低能耗铝硅镁合金及其制备方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101818315A (zh) * | 2010-01-21 | 2010-09-01 | 中南大学 | 一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺 |
JP2011219838A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Motoki Saito | アルミニウム合金製品の製造方法 |
CN103789583A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-14 | 北京科技大学 | 快速时效响应型Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金及其制备方法 |
CN104254634A (zh) * | 2012-02-23 | 2014-12-31 | 亚马格轧制公司 | 可时效硬化的铝合金以及改善半成品或最终产品的人工时效能力的方法 |
CN105568190A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-05-11 | 北京工业大学 | Al-5.6Zn-2.1Mg-1.2Cu-0.1Zr-0.1Er合金双级时效工艺 |
CN107254646A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-10-17 | 山东南山铝业股份有限公司 | 提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材 |
CN108265247A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-10 | 湖南大学 | 改善大尺寸7系铝合金淬火后强度不均匀性的时效工艺 |
CN109468558A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-15 | 合肥工业大学 | 一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺 |
CN111270115A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-06-12 | 台山市金桥铝型材厂有限公司 | 汽车车身用的高强7000系列铝合金型材的制造方法 |
-
2021
- 2021-09-26 CN CN202111128790.8A patent/CN113846279A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101818315A (zh) * | 2010-01-21 | 2010-09-01 | 中南大学 | 一种超高强铝合金回归再时效热处理工艺 |
JP2011219838A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Motoki Saito | アルミニウム合金製品の製造方法 |
CN104254634A (zh) * | 2012-02-23 | 2014-12-31 | 亚马格轧制公司 | 可时效硬化的铝合金以及改善半成品或最终产品的人工时效能力的方法 |
CN103789583A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-14 | 北京科技大学 | 快速时效响应型Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金及其制备方法 |
CN105568190A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-05-11 | 北京工业大学 | Al-5.6Zn-2.1Mg-1.2Cu-0.1Zr-0.1Er合金双级时效工艺 |
CN107254646A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-10-17 | 山东南山铝业股份有限公司 | 提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材 |
CN108265247A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-10 | 湖南大学 | 改善大尺寸7系铝合金淬火后强度不均匀性的时效工艺 |
CN109468558A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-15 | 合肥工业大学 | 一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺 |
CN111270115A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-06-12 | 台山市金桥铝型材厂有限公司 | 汽车车身用的高强7000系列铝合金型材的制造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
于文强: "《工程材料与热成形技术》", 31 August 2020 * |
黄元春: "《黄元春》", 《材料热处理学报》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114703407A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-07-05 | 吉林大学 | 一种高性能Al-Mg-Si-Cu-Sn铝合金及其制备方法 |
CN115305391A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-08 | 中南大学 | 一种低能耗铝硅镁合金及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113846279A (zh) | 一种用于7075铝合金的超快速时效工艺及其应用 | |
Panigrahi et al. | A study on the combined treatment of cryorolling, short-annealing, and aging for the development of ultrafine-grained Al 6063 alloy with enhanced strength and ductility | |
CN108570633A (zh) | 提高6xxx系铝合金摩擦磨损性能的制备方法 | |
CN110923595B (zh) | 高强镁合金时效强韧化方法 | |
CN102560295B (zh) | 一种改善铝合金冲压成形的热加工方法 | |
CN1974814A (zh) | 一种汽车用Al-Mg-Si-Cu合金及其加工工艺 | |
CN112708836A (zh) | 一种铝合金零件和包含该零件的汽车及零件的制备方法 | |
CN109487186A (zh) | 一种蠕变时效成形铝合金构件形/性协同优化的方法 | |
Xu et al. | Microstructure evolution and mechanical properties of as-annealed and solution treated Al-Cu-Li alloy 2195 under dynamic compression | |
CN113025932A (zh) | 一种细晶和均匀析出相镍基高温合金的制备方法 | |
Wang et al. | Relationship among solution heating rate, mechanical properties, microstructure and texture of Al− Mg− Si− Cu alloy | |
Yang et al. | Effect of stamping deformation on microstructure and properties evolution of an Al–Mg–Si–Cu alloy for automotive panels | |
CN115852277B (zh) | 一种低能耗的7000系铝合金热冲压板料预处理方法 | |
CN109468558B (zh) | 一种航空航天用7xxx系铝合金的挤压及热处理工艺 | |
CN103643092B (zh) | 高应变强化指数AlMgSi合金板材及其制备方法 | |
Wang et al. | Effect of double ageing on performance and establishment of prediction model for 6005 aluminum alloy | |
CN109457155B (zh) | 一种热稳定6xxx系铝合金及其热处理工艺 | |
CN110983217B (zh) | 一种镁合金模压时效复合工艺 | |
CN114743616A (zh) | 一种通过析出相形貌定量预测铝合金加工硬化能力的方法 | |
CN110184543B (zh) | 一种低镍高强汽车钢板及其制造方法 | |
CN113373360A (zh) | 一种提高az系变形镁合金强度和抗腐蚀性能的方法 | |
Taşgın et al. | Investigation of the Effects of Deformation Aging Applied to AA 7075 Aluminum Alloy on Mechanical and Metallographic Properties | |
Hussain et al. | Development of ultrafine-grained Al–Mg–Si alloy through SPD processing | |
CN108118273B (zh) | 一种改善铝合金抗腐蚀性能的方法 | |
CN111471945B (zh) | 一种提升铝合金构件综合性能和表面质量的热成形方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211228 |