CN114438428A - 一种耐腐蚀铝合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：将铝合金依次进行固溶淬火、预变形、预时效、超低温变形、第一次时效、变形和第二次时效；其中，所述超低温变形的温度为‑150℃～‑250℃；所述超低温变形的变形量为10％～30％。本发明的制备方法提高了铝合金硬度；提升了铝合金的拉伸性能；提高了铝合金的断裂韧性和提升了铝合金的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种耐腐蚀铝合金的制备方法。
背景技术
铝合金具有密度低和比强度高等优异的综合性能优势，在航天航空领域受到越来越多的关注。高(超)强铝合金的发展以航空需求为背景不断发展。随着飞机设计思想的不断创新，先进飞机的构件制造对铝合金材料提出了越来越高的要求，特别是现代飞机的轻量化、宽敞化、长寿命、高可靠和低成本的发展需求推动了大规格高综合性能铝合金材料的发展。相关技术中发现了Al-Cu-Mg合金的沉淀硬化现象，并获得了时效强化铝合金的重要手段，使铝合金应用于航空领域成为可能，揭开了航空铝合金发展的序幕。在随后100多年的时间里，铝合金材料是飞机的主要结构材料，一代材料一代飞机，有力地推动了航空业的发展。迄今为止被广泛应用于航空业的铝合金主要涉及两个系列，即Al-Cu系(2×××系)和Al-Zn-Mg-Cu系(7×××系)。
作为可热处理强化铝合金，人们常通过形变热处理调控材料的性能。形变热处理铝合金的强度主要来源于弥散分布的析出相的强化作用。形变热处理是将形变与时效强化相结合的工艺，形变热处理工艺主要从固溶温度、冷轧变形量、时效时间、时效温度等各方面来调控铝合金的综合性能。最终形变热处理工艺中的变形会产生大量的位错，其与合金中的溶质原子会形成能量较低的稳定气团，气团的钉扎作用可降低位错的移动性，因而提高合金的强度。同时，变形产生的位错等缺陷可作为新相的形核点，可以加速时效强化效应并使析出相分布更加均匀。
相关技术中T8态是最普遍的使用形变热处理状态，常见的工艺流程有两种：(1)淬火→(冷)温变形→时效，(2)淬火→(自然)人工时效→(冷)温变形→再时效，合金在常规变形下，随着预变形量的增加，峰时效时间缩短，强度得到较大提高，但塑性和韧性显著下降。在超大变形条件下，相的尺寸和数量均减小，但由于形变强化和析出强化的共同作用，合金的强度仍有较大提高，且在80％以上的超大变形条件下，峰时效合金抗应力腐蚀性能较差。
为获得较高的强度和硬度，通常采用形变热处理技术，经过大变形实现材料加工硬化，但同时造成以下问题：伸长率的显著恶化，材料塑性的损失十分严重；大变形的形变热处理导致材料的电导率下降，材料的韧性和耐腐蚀性能显著降低；经过大变形的形变热处理，材料内部的应力显著增加，在后续的机加工过程中，应力释放造成产品变形严重，机加工的成品率低，生产成本高。经过大变形之后，产品的尺寸、平面度等得不到保障，大变形对装备的要求高，变形道次多，生产效率大幅降低。
因此，需要开发一种耐腐蚀铝合金的制备方法，利用该方法制得的铝合金的强度高。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐腐蚀铝合金的制备方法，利用该方法制得的铝合金的强度高。
本发明第一方面提供了一种耐腐蚀铝合金的制备方法，包括以下步骤：
将铝合金依次进行固溶淬火、预变形、预时效、超低温变形、第一次时效、变形和第二次时效；
其中，所述超低温变形的温度为-150℃～-250℃；
所述超低温变形的变形量为10％～30％。
根据本发明耐腐蚀铝合金的制备方法技术方案中的至少一种技术方案，至少具备如下技术效果：
铝合金板材经过固溶淬火之后，先进行预变形，产生了大量的位错，为后续的预时效析出提供大量形核质点；预时效结束后，超低温变形直接引入了加工硬化，高密度位错与预时效析出的粒子相互作用，强化效果明显；另一方面，提高了位错密度，为时效强化相形核提供了有利的条件；进行第一次时效处理后立即进行变形，析出了大量细小均匀弥散的时效强化相，确保高强度；再进行第二次时效，时效强化相开始不断析出，它即能在位错位置大量形核，又能在G.P.区(溶质原子的偏聚区)处形核，提高强度的同时，进一步提升韧性和耐腐蚀性。
根据本发明的一些实施方式，所述铝合金包括Al-Cu合金、Al-Li合金、Al-Zn合金和Al-Mg合金中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述Al-Zn合金包括Al-Zn-Mg-Cu系合金。
根据本发明的一些实施方式，所述Al-Mg合金包括Al-Mg-Si系合金。
根据本发明的一些实施方式，所述预变形包括轧制、锻造、压缩和拉伸中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述预变形的变形量为5％～15％。
根据本发明的一些实施方式，所述预变形的变形速率为10mm/s～30mm/s。
根据本发明的一些实施方式，所述预时效的温度130℃～200℃。
根据本发明的一些实施方式，所述预时效的时间10min～200min。
根据本发明的一些实施方式，所述预时效处理后冷却。
根据本发明的一些实施方式，所述冷却的速率为50℃/s～100℃/s。
根据本发明的一些实施方式，所述超低温变形的变形量为20％～30％。
根据本发明的一些实施方式，所述超低温变形的变形速率为20mm/s～60mm/s。
根据本发明的一些实施方式，所述第一次时效的温度为40℃～120℃。
根据本发明的一些实施方式，所述第一次时效的温度为80℃。
根据本发明的一些实施方式，所述第一次时效的时间100h～1000h。
根据本发明的一些实施方式，所述变形的变形量为15％～40％。
根据本发明的一些实施方式，所述变形的变形速率为5mm/s～15mm/s。
根据本发明的一些实施方式，所述第二次时效的温度为120℃～180℃。
根据本发明的一些实施方式，所述第二次时效的时间为2h～48h。
在预变形、超低温变形和变形过程中，变形量太小，产生位错很少，储能低，不利于后续时效析出强化相，性能提升不明显；变形量太大，会导致变形困难，甚至开裂，产生大量的位错，后续时效析出强化相粗化严重，强度下降明显。变形速率过低，生产效率低下，变形速率太高，变形不均匀，可能导致变形开裂。
在预时效、第一次时效和第二次时效过程中，时效温度过低，析出强化相形核能不足，难以形核长大，强化效果不佳；时效温度过高，会导致析出强化相快速粗化且大小不均匀，导致强度恶化。
时效时间太短，析出强化相来不及长大，尺寸太小，强化效果不好，时效时间太长，析出强化相粗化严重，失去强化效果。
根据本发明的一些实施方式，所述固溶淬火中固溶的温度450℃～550℃。
根据本发明的一些实施方式，所述固溶淬火中固溶的保温时间4h～20h。
根据本发明的一些实施方式，所述固溶淬火中淬火的冷却速率50℃/s～100℃/s。
根据本发明的一些实施方式，所述固溶淬火中淬火介质的温度为30℃～80℃。
本发明将形变热处理与断续时效相融合的一种新型形变热处理工艺，这种工艺使合金在第一阶段(预变形+预时效阶段)析出大量细小均匀的强化相。
第二阶段通过超低温变形，获得高密度的位错分布。
第三阶段通过第一次时效(低温时效)过程中产生大量细小密集的G.P.区。
再进行第二次时效(高温时效)时，G.P.区大量转化为均匀、弥散和稳定的强化相(时效析出强化相，尺寸为纳米级。Al-Cu合金强化相：θ'相(Al2Cu)、Al-Zn-Mg-(Cu)合金强化相：η'相(MgZn2)、Al-Mg-Si的强化相：β'相(Mg2Si)、Al-Li合金强化相：δ'相(Al3Li))，从而使合金获得优异的综合性能。
这一系列的形变热处理工艺相对于相关技术中的T6处理和T8处理，在强度、韧性和耐腐蚀性能上有均有很大的提升。
根据本发明的一些实施方式，所述耐腐蚀铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、固溶淬火：
将铝合金进行固溶淬火后，制得固溶淬火铝合金；
S2、预变形：
将步骤S1制得的固溶淬火铝合金进行预变形处理，制得预变形铝合金；
其中，所述预变形的变形量5％～15％，所述预变形的变形速率为10mm/s～30mm/s；
S3、预时效：
将步骤S2制得的预变形铝合金进行预时效处理后冷却，制得预时效铝合金；
其中，所述预时效的温度为130℃～200℃，所述预时效的时间10min～200min；
S4、超低温变形：
将步骤S3制得的预时效铝合金进行超低温变形，制得超低温变形铝合金；
其中，所述超低温变形的温度为-150℃～-250℃，所述超低温变形的变形量为10％～30％；所述超低温变形的变形速率为20～60mm/s；
S5、第一次时效：
将步骤S4制得的超低温变形铝合金进行第一次时效处理后变形，制得第一次时效铝合金；
其中，所述第一次时效的温度40℃～120℃；所述第一次时效的时间100h～1000h；
所述变形的变形量为15％～40％，所述变形的变形速率为5mm/s～15mm/s；
S6、第二次时效：
将步骤S5制得第一次时效铝合金进行第二次时效处理；
所述第二次时效处理的温度120～180℃，所述第二次时效处理的时间2～48h。
本发明的铝合金板材经过固溶淬火之后，先进行预变形(轧制、锻造、压缩和拉伸)，变形量5％～15％，产生大量的位错，为后续的预时效析出提供大量形核质点。
短时间高温预时效处理，预时效温度130℃～200℃，时间10min～200min，而后进行快速冷却，冷却速率50℃/s～100℃/s，保留过饱和固溶体。
将板材在冷却液中放置60min～120min，冷却液的温度-150℃～-250℃，而后取出立即进行变形(轧制、锻造、压缩和拉伸)，变形量10％～30％，预时效结束后，超低温变形直接引入了加工硬化，高密度位错与预时效析出的粒子相互作用，强化效果明显。
另一方面，提高了位错密度，为时效强化相形核提供了有利的条件；进行低温长时间时效，时效温度40℃～120℃，时效时间100h～1000h，取出后立即进行变形(轧制、锻造、压缩、拉伸)，变形量15％～40％，析出大量细小均匀弥散的时效强化相，确保高强度。
再进行高温短时间时效，时效温度120℃～180℃，时效时间2h～48h，时效强化相开始不断析出，它即能在位错位置大量形核，又能在G.P.区处形核，提高强度的同时，进一步提升韧性和耐腐蚀性。
本发明的制备方法是铝合金性能调控的一种重要方式，具有成本较低、工艺上较为可靠易控和设备要求较低等优势。
附图说明
图1为本发明实施例1中工艺流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施方式中实施例1～5和对比例1～5的铝合金板材采用铝锂合金板材，成分：Al-4Cu-1Li-0.4Ag-0.12Zr，宽度为150mm，厚度为10mm，长度为500mm。
本发明实施方式中实施例6～7和对比例6的铝合金板材采用Al-Zn-Mg-Cu合金板材，成分：Al-8Zn-2.2Mg-2.1Cu-0.12Zr，宽度为150mm，厚度为10mm，长度为500mm。
下面详细描述本发明的具体实施例。
实施例1
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，如图1所示，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度的175℃，时间的60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量10％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度80℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度160℃，时效时间16h。
实施例2
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度175℃，时间60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量20％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度80℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度160℃，时效时间16h。
实施例3
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度的175℃，时间的60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量30％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度80℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度160℃，时效时间16h。
实施例4
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度的175℃，时间的60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量20％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度40℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度160℃，时效时间16h。
实施例5
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度的175℃，时间的60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量20％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度120℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度160℃，时效时间16h。
实施例6
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度480℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率80℃/s，淬火介质温度40℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度165℃，时间60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置120min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量15％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度80℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度170℃，时效时间10h。
实施例7
本实施例为一种耐腐蚀铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、固溶淬火：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶温度480℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率80℃/s，淬火介质温度40℃)之后，先进行轧制预变形，变形量10％，变形速率为20mm/s；制得预变形铝合金；
S2、预时效：
将步骤S1制得的预变形铝合金进行预时效处理，预时效温度165℃，时间60min，而后进行快速冷却，冷却速率60℃/s，制得预时效铝合金；
S3、超低温变形：
将步骤S2制得的预时效铝合金在冷却液中放置120min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量30％，变形速率为40mm/s；制得超低温变形铝合金；
S4、第一次时效+变形(低温时效+变形)：
将步骤S3制得的超低温变形铝合金进行低温长时间时效，时效温度80℃，时效时间240h，取出后立即进行轧制，变形量20％，变形速率为10mm/s；制得低温时效铝合金。
S5、第二次时效(高温时效)：
将步骤S4制得的低温时效铝合金进行高温短时间时效，时效温度170℃，时效时间10h。
对比例1
本对比例为一种铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
将铝合金板材经过固溶淬火(固溶参数：固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，在室温(约25℃)下进行轧制，轧制变形量20％，变形速率为20mm/s。
对比例2
本对比例为一种铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、将铝合金板材经过固溶淬火(固溶参数：固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，在室温(约25℃)下进行轧制，轧制变形量20％，变形速率为20mm/s；制得变形铝合金；
S2、将步骤S1制得的变形铝合金进行时效处理，时效温度165℃，时效时间24h。
对比例3
本对比例为一种铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
将铝合金板材经过固溶淬火(固溶参数：固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，将板材在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量20％，变形速率为20mm/s。
对比例4
本对比例为一种铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
S1、铝合金板材经过固溶淬火(固溶参数：固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，将板材在冷却液中放置100min，冷却液的温度-197℃，而后取出进行快速轧制，变形量20％，变形速率为20mm/s；制得变形铝合金；
S2、进行时效处理，时效温度165℃，时效时间24h。
对比例5
本对比例为一种铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶参数：固溶温度510℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度60℃)之后，进行时效处理，时效温度165℃，时效时间24h。
对比例6
本对比例为一种铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
铝合金板材经过固溶淬火(固溶参数：固溶温度480℃，保温时间6h；淬火工艺：冷却速率60℃/s，淬火介质温度40℃)之后，进行时效处理，时效温度120℃，时效时间24h。
本发明实施例1～7和对比例1～6制得的铝合金的性能测试结果见表1。
性能测试方法如下：
力学性能检测标准：GB/T 228金属材料室温拉伸试验方法。
腐蚀测试标准：GB/T15970.7-2000金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分:慢应变速率试验。
断裂韧性测试标准：GB/T 21143-2014金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法。
表1本发明实施例1～7和对比例1～6制得的铝合金的性能测试结果
实施例1～3中，随着超低温变形的变形量增加，产生的位错数量越多，储能也就越高，越有利于后续时效析出强化相，因此，导致强度增加，应力腐蚀有所下降，但变形量太大，位错密度太高，导致塑性和断裂韧性下降；
实施例2和实施例4～5中的差异在于：第一次时效的温度；随着时效温度升高，有利于强化相的形核，有利于后续第二次时效强化相长大，尤其有利于晶界析出相的长大，因此应力腐蚀下降，耐腐蚀性能提高。
对比例1：直接轧制，未进行时效，因此强度、韧性和耐腐蚀性能均较差。
对比例2：轧制后时效为T8状态，轧制后产生大量位错，直接在较高温度时效，时效析出相粗化明显，导致韧性和耐腐蚀性提升不明显。
对比例3：直接超低温轧制，产生高密度位错，未进行时效，因此强度有提高，但韧性和耐腐蚀性能非常差。
对比例4：超低温轧制后时效，超低温轧制后产生高密度位错，直接在较高温度时效，时效析出相有所粗化，但强度、韧性和耐腐蚀性有所提升。
对比例5：直接时效，时效析出相尺寸大，数量较少，综合性能较差。
总之，实施例与对比例相比，实施例采用多次预变形、预时效及断续时效相结合，晶内可以获得大量细小、均匀、弥散、强化相，显著提高强度、塑性和韧性，同时晶界析出相有所粗化，显著提升耐腐蚀性能。而对比例要么就是晶内晶界析出相太小太少，强度和耐腐蚀性能不好，要么晶内晶界析出相太大，不均匀，导致强度、韧性恶化。
从表1的测试结果可以看出，本发明开发的高强韧高耐蚀铝合金板材相比常规工艺的铝合金板材，抗拉强度最高从561MPa提高到645MPa，屈服强度最高从519MPa提高到629MPa，伸长率最高从6％提高到13％，断裂韧性KIC从21MPa·m1/2提高到36MPa·m1/2，应力腐蚀指数从14％降低至4％。抗拉强度提高了10％～15％，屈服强度提高了10％～20％，断裂韧性提高了45％～71％，应力腐蚀指数下降了50％以上。
本发明的铝合金板材经过固溶淬火之后，先进行预变形(轧制、锻造、压缩和拉伸)，变形量5％～15％，产生大量的位错，为后续的预时效析出提供大量形核质点；短时间高温预时效处理，预时效温度130℃～200℃，时间10min～200min，而后进行快速冷却，冷却速率50℃/s～100℃/s，保留过饱和固溶体；将板材在冷却液中放置60min～120min，冷却液的温度-150℃～-250℃，而后取出立即进行变形(轧制、锻造、压缩、拉伸)，变形量10％～30％，预时效结束后，超低温变形直接引入了加工硬化，高密度位错与预时效析出的粒子相互作用，强化效果明显；另一方面，提高了位错密度，为时效强化相形核提供了有利的条件；进行低温长时间时效，时效温度40℃～120℃，时效时间100h～1000h，取出后立即进行变形(轧制、锻造、压缩、拉伸)，变形量15％～40％，析出大量细小均匀弥散的时效强化相，确保高强度；再进行高温短时间时效，时效温度120℃～180℃，时效时间2h～48h，时效强化相开始不断析出，它即能在位错位置大量形核，又能在G.P.区处形核，提高强度的同时，进一步提升韧性和耐腐蚀性。
综上所述，本发明的高强高韧高耐蚀铝合金制备大大提高了铝合金的强度、伸长率、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。
上面结合具体实施方式对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将铝合金依次进行固溶淬火、预变形、预时效、超低温变形、第一次时效、变形和第二次时效；
其中，所述超低温变形的温度为-150℃～-250℃；
所述超低温变形的变形量为10％～30％。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述铝合金包括Al-Cu合金、Al-Li合金、Al-Zn合金和Al-Mg中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述预变形的变形量为5％～15％；优选地，所述预变形的变形速率为10mm/s～30mm/s。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述预时效的温度130℃～200℃；优选地，所述预时效的时间10min～200min。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述预时效处理后冷却；优选地，所述冷却的速率为50℃/s～100℃/s。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述超低温变形的变形速率为20mm/s～60mm/s。
7.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述第一次时效的温度为40℃～120℃；优选地，所述第一次时效的时间100h～1000h。
8.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述变形的变形量为15％～40％；优选地，所述变形的变形速率为5mm/s～15mm/s。
9.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述第二次时效的温度为120℃～180℃；优选地，所述第二次时效的时间为2h～48h。
10.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述固溶淬火中固溶温度450℃～550℃。
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