CN114737143A - 一种zl114a铝硅铸造合金的三级固溶二级时效热处理方法 - Google Patents

一种zl114a铝硅铸造合金的三级固溶二级时效热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种ZL114A铝硅铸造合金三级固溶二级时效热处理方法。本发明细化了固溶保温热处理与时效保温热处理工艺参数，逐级阶梯强化升温固溶可保证ZL114A铝硅铸造合金在不发生过烧的前提下最大限度地熔解晶内与晶界处的非平衡凝固相，为时效析出奠定基础；二级时效热处理方法综合考虑了析出孕育、预先析出与高温析出三个阶段，显著提高了ZL114A铝硅铸造合金的析出强化效果。与T5/T6单级峰值固溶时效热处理方法相比，本发明的三级固溶二级时效方法可获得更均匀、更细小的析出强化组织，晶界析出强化相形貌可由连续点链状转变为非连续分布的弥散点状，兼顾合金高强度、高塑性、高韧性等综合性能技术指标需求，显著提升合金的力学性能。

Description

一种ZL114A铝硅铸造合金的三级固溶二级时效热处理方法
技术领域
本发明属于铸造合金材料与热处理技术领域，具体涉及一种ZL114A铝硅铸造合金的三级固溶二级时效热处理方法。
背景技术
铝合金密度低、比强/刚度高、耐蚀性好、塑性好、加工性能优异，且具有良好的焊接性能，优良的导电性、导热性，在军工装备领域得到了广泛的应用。铝合金按照加工工艺主要可分为变形铝合金与铸造铝合金两类，其中铸造铝合金因具有良好的工艺流动性能与中等载荷承载能力，在导弹壳体、载油舱壳体、发动机附件机匣、发动机油路管道、汽车发动机缸体、汽车发动机缸盖等产品制造上得到了广泛的应用。
铸造铝合金中尤以铝硅系铸造合金的应用最为广泛，铝硅系铸造合金中应用最广泛的合金牌号主要为ZL101A与ZL114A，其中ZL101A铝硅铸造合金主要用于汽车、轨道交通等民用领域，ZL114A铝硅铸造合金因具有优异的工艺成形性能与较佳的综合力学性能，被广泛应用于制造军工装备中大型薄壁复杂整体铝合金精密铸件。
发明内容
研究发现，目前开发高强韧铝硅铸造合金的主要技术途径为成分优化与制备方法的调控，特别是热处理方法的调控。如单级峰值时效热处理可以获得较高的强度，但晶界处呈连续条链状分布的析出相恶化了材料的塑性与抗应力腐蚀能力；双级时效虽然可改善合金材料的塑性、韧性与抗应力腐蚀能力，但合金材料的强度会大幅降低；回归再时效热处理在保证合金材料强度的同时，可在一定程度上提高合金材料的耐蚀性能，但回归再时效装备复杂且批量生产成本较高，尤其在完成大型复杂铸件精密热处理制备上，难以进行有效的推广；断续时效，虽然可同时实现合金材料强度、塑性、韧性和耐蚀性能的有效提高，但长达几百乃至上千小时的制备时间，也就决定了其难以用于工程化批量生产铝硅合金材料的热处理制备。
为了解决现有的ZL114A铝硅铸造合金的热处理方法难以较好地匹配强度、塑性和韧性等综合性能，且难以批量生产和制备成本高，进而导致合金难以满足航空航天、民用轨道交通等领域的轻量化高强韧设计技术指标要求，本发明提出了一种ZL114A铝硅铸造合金三级固溶二级时效热处理方法。本发明通过优化固溶和时效热处理的升温和保温方法，可协控性提高ZL114A铝硅铸造合金的强度、塑性与韧性，实现用于军工装备与新能源汽车大型复杂薄壁结构类铝合金铸件的低成本、短周期制造。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种ZL114A铝硅铸造合金的三级固溶和二级时效热处理方法，所述方法包括如下步骤：
对ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理和二级时效保温热处理，其中，三级固溶保温热处理的温度逐级上升，二级时效保温热处理的温度逐级上升。
根据本发明的实施方式，所述方法包括如下步骤：
（1）将ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理；
（2）步骤（1）的三级固溶保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经淬火处理后作二级时效保温热处理。
根据本发明的实施方式，所述三级固溶保温热处理包括第一级固溶保温热处理、第二级固溶保温热处理和第三级固溶保温热处理；
所述第一级固溶保温热处理的温度为(535~539)℃±2℃，所述第一级固溶保温热处理的时间为(3~6)h±0.5h；所述第二级固溶保温热处理的温度为(540~545)℃±2℃，所述第二级固溶保温热处理的时间为(6~9)h±1h；所述第三级固溶保温热处理的温度为(546~550)℃±2℃，所述第三级固溶保温热处理的时间为(2~4)h±0.5h。
根据本发明的实施方式，所述第一级固溶保温热处理的升温速率为1.4℃·min-1~1.8℃·min-1，所述第二级固溶保温热处理的升温速率为0.3℃·min-1~0.5℃·min-1，所述第三级固溶保温热处理的升温速率为0.2℃·min-1~0.4℃·min-1。
根据本发明的实施方式，所述第一级固溶保温热处理是以1.4℃·min-1~1.8℃·min-1的升温速率升温至(535~539)℃±2℃，保温(3~6)h±0.5h。
根据本发明的实施方式，所述第二级固溶保温热处理是以0.3℃·min-1~0.5℃·min-1的升温速率升温至(540~545)℃±2℃，保温(6~9)h±1h。
根据本发明的实施方式，所述第三级固溶保温热处理是以0.2℃·min-1~0.4℃·min-1的升温速率升温至(546~550)℃±2℃，保温(2~4)h±0.5h。
根据本发明的实施方式，所述第一级固溶保温热处理的温度为535℃±2℃、536℃±2℃、537℃±2℃、538℃±2℃、539℃±2℃，所述第一级固溶保温热处理的时间为3h±0.5h、4h±0.5h、5h±0.5h、6h±0.5h；所述第二级固溶保温热处理的温度为540℃±2℃、541℃±2℃、542℃±2℃、543℃±2℃、544℃±2℃、545℃±2℃，所述第二级固溶保温热处理的时间为6h±1h、7h±1h、8h±1h、9h±1h；所述第三级固溶保温热处理的温度为546℃±2℃、547℃±2℃、548℃±2℃、549℃±2℃、550℃±2℃，所述第三级固溶保温热处理的时间为2h±0.5h、3h±0.5h、4h±0.5h。
根据本发明的实施方式，所述第一级固溶保温热处理的升温速率为1.4℃·min-1、1.5℃·min-1、1.6℃·min-1、1.7℃·min-1、1.8℃·min-1，所述第二级固溶保温热处理的升温速率为0.3℃·min-1、0.4℃·min-1、0.5℃·min-1，所述第三级固溶保温热处理的升温速率为0.2℃·min-1、0.3℃·min-1、0.4℃·min-1。
根据本发明的实施方式，所述第一级固溶保温热处理的温度为538℃±2℃，所述第一级固溶保温热处理的时间为3h±0.5h；所述第二级固溶保温热处理的温度为543℃±2℃，所述第二级固溶保温热处理的时间为9h±1h；所述第三级固溶保温热处理的温度为548℃±2℃，所述第三级固溶保温热处理的时间为2h±0.5h。
根据本发明的实施方式，所述三级固溶保温热处理在固溶保温炉中进行。
根据本发明的实施方式，所述三级固溶保温热处理的入炉温度小于200℃。
根据本发明的实施方式，所述二级时效保温热处理包括第一级时效保温热处理和第二级时效保温热处理；
所述第一级时效保温热处理的温度为(130~150)℃±5℃，所述第一级时效保温热处理的时间为(2~6)h±0.5h；所述第二级时效保温热处理的温度为(155~170)℃±5℃，所述第二级时效保温热处理的时间为(6~10)h±1h。
根据本发明的实施方式，所述第一级时效保温热处理的升温速率为0.8℃·min-1~1.2℃·min-1，所述第二级时效保温热处理的升温速率为0.4℃·min-1~0.6℃·min-1。
根据本发明的实施方式，所述第一级时效保温热处理是以0.8℃·min-1~1.2℃·min-1的升温速率升温至(130~150)℃±5℃，保温(2~6)h±0.5h。
根据本发明的实施方式，所述第二级时效保温热处理是以0.4℃·min-1~0.6℃·min-1的升温速率升温至(155~170)℃±5℃，保温(6~10)h±1h。
根据本发明的实施方式，所述第一级时效保温热处理的温度为130℃±5℃、132℃±5℃、135℃±5℃、138℃±5℃、140℃±5℃、142℃±5℃、145℃±5℃、148℃±5℃、150℃±5℃，所述第一级时效保温热处理的时间为2h±0.5h、3h±0.5h、4h±0.5h、5h±0.5h、6h±0.5h；所述第二级时效保温热处理的温度为155℃±5℃、158℃±5℃、160℃±5℃、162℃±5℃、165℃±5℃、168℃±5℃、170℃±5℃，所述第二级时效保温热处理的时间为6h±1h、7h±1h、8h±1h、9h±1h、10h±1h。
根据本发明的实施方式，所述第一级时效保温热处理的升温速率为0.8℃·min-1、0.9℃·min-1、1℃·min-1、1.1℃·min-1、1.2℃·min-1，所述第二级时效保温热处理的升温速率为0.4℃·min-1、0.5℃·min-1、0.6℃·min-1。
根据本发明的实施方式，所述第一级时效保温热处理的温度为140℃±5℃，所述第一级时效保温热处理的时间为3h±0.5h，所述第二级时效保温热处理的温度为160℃±5℃，所述第二级时效保温热处理的时间为8h±1h。
根据本发明的实施方式，所述二级时效保温热处理在时效保温炉中进行。
根据本发明的实施方式，所述二级时效保温热处理的入炉温度小于100℃。
与传统的T5/T6单级峰值固溶时效热处理方法相比，本发明提出的三级固溶二级时效热处理方法中固溶和时效的保温热处理温度均为逐级上升，热处理升温方法均为阶梯强化升温。与传统的T5/T6单级峰值固溶时效热处理方法相比，本发明无需设计专用的设备工装，在普通固溶保温炉与时效保温炉内即可实现，方法操作性强、设备适用性广；且与T5/T6单级峰值固溶时效热处理方法相比，本发明的三级固溶二级时效热处理方法的时间基本保持不变，但经三级固溶二级时效热处理后，ZL114A铝硅铸造合金的综合力学性能提升明显。本发明的三级固溶二级时效热处理方法可实现ZL114A铝硅铸造合金的高强度、高塑性与高韧性的综合性能、低成本、短周期制备，更好满足航空航天与其他军工装备领域对大型薄壁复杂铝合金精密铸件的高强韧与低成本制造，经济效益显著。
根据本发明的实施方式，所述淬火处理的淬火介质选自水、聚乙二醇或聚乙烯醇等有机淬火溶剂。
根据本发明的实施方式，当淬火介质为水时，水温为30℃~40℃，当淬火介质为聚乙二醇或聚乙烯醇等有机淬火溶剂时，淬火介质温度为45℃~65℃。
根据本发明的实施方式，所述淬火处理的时间≤10s。
根据本发明的实施方式，所述方法包括如下步骤：
（3）对二级时效保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金进行空冷或风冷处理。
根据本发明的实施方式，所述空冷或风冷处理的温降速率为2℃·s-1~6℃·s-1。
根据本发明的实施方式，所述ZL114A铝硅铸造合金可以为ZL114A铝硅铸造合金铸锭或者是ZL114A铝硅铸造合金铸件。
根据本发明的实施方式，所述ZL114A铝硅铸造合金包括按照以下质量百分比的成分：
Si含量为6.5%~7.5%，Mg含量为0.55%~0.75%，Ti含量为0.15%~0.25%，Zr含量为0.10%~0.15%，Sb含量为0.10%~0.15%，B含量为0.05%~0.08%，Fe含量≤0.08%，Cu含量≤0.05%，Mn含量≤0.06%，Zn含量≤0.06%，余量为Al及不可去除的杂质元素。
本发明还提供上述方法制备得到的ZL114A铝硅铸造合金。
根据本发明，所述ZL114A铝硅铸造合金的抗拉强度为340MPa~370MPa，例如为340MPa、350MPa、360MPa或370MPa。
根据本发明，所述ZL114A铝硅铸造合金的屈服强度为275MPa~315MPa，例如为275MPa、280MPa、285MPa、290MPa、295MPa、300MPa、305MPa、310MPa或315MPa。
根据本发明，所述ZL114A铝硅铸造合金的断口伸长率为5%~12%，例如为5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%或12%。
根据本发明，所述ZL114A铝硅铸造合金的布氏硬度为90HBS~110HBS，例如为90HBS、92HBS、95HBS、98HBS、100HBS、102HBS、105HBS、108HBS或110HBS。
根据本发明，所述ZL114A铝硅铸造合金的电导率为38%IACS~42%IACS，例如为38%IACS、39%IACS、40%IACS、41%IACS或42%IACS。
根据本发明，所述ZL114A铝硅铸造合金的平面应变断裂韧度KIC值为22MPa·m1/2~28MPa·m1/2，例如为22MPa·m1/2、23MPa·m1/2、24MPa·m1/2、25MPa·m1/2、26MPa·m1/2、27MPa·m1/2或28MPa·m1/2。
本发明的有益效果：
本发明提供一种ZL114A铝硅铸造合金三级固溶二级时效热处理方法。
本申请的发明人系统分析了固溶温度与时间、时效温度与时间对ZL114A铝硅铸造合金力学性能与微观组织的影响。通常情况下，在不发生过烧的前提下，固溶温度越高，初生α-Al基体内回熔的合金元素浓度就越高，淬火后的固溶过饱和程度也就随之得到提高，合金时效保温时的相变驱动力就会增大，析出相数量及浓度随之提高，细小均匀分布的时效析出相呈弥散状沿晶界分布，阻碍位错滑移、攀移，提高合金材料的强度与塑性。与传统的T5/T6单级峰值固溶时效热处理方法相比，本发明细化了固溶保温热处理与时效保温热处理工艺参数，逐级阶梯强化升温固溶可保证ZL114A铝硅铸造合金在不发生过烧的前提下最大限度地熔解晶内与晶界处的非平衡凝固相，为时效析出奠定基础；二级时效热处理方法综合考虑了析出孕育、预先析出与高温析出三个阶段，显著提高了ZL114A铝硅铸造合金的析出强化效果。与T5/T6单级峰值固溶时效热处理方法相比，本发明的三级固溶二级时效方法可获得更均匀、更细小的析出强化组织，晶界析出强化相形貌可由连续点链状转变为非连续分布的弥散点状，兼顾合金高强度、高塑性、高韧性等综合性能技术指标需求，显著提升合金的力学性能，且本发明批量生产成本低、制备周期短、方法适用性强，可满足军工装备大型复杂薄壁结构类ZL114A铝合金铸件的低成本、短周期精密热处理制备需求。
附图说明
图1是发明实施例1制备的ZL114A铝硅铸造合金不同厚度阶梯试块。
图2是发明实施例2制备的ZL114A铝硅铸造合金工程应力-应变关系曲线。
图3是发明实施例3制备的ZL114A铝硅铸造合金Mg2Si析出强化相分布TEM测试结果。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
在文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例1：
一种ZL114A铝硅铸造合金三级固溶二级时效热处理方法，固溶保温热处理为三级升温，时效保温热处理为二级升温，固溶、时效保温热处理温度均为逐级上升；ZL114A铝硅铸造合金包括按照以下质量百分比的成分：Si含量为7.0%，Mg含量为0.65%，Ti含量为0.20%，Zr含量为0.12%，Sb含量为0.13%，B含量为0.07%，Fe含量为0.05%，Cu含量为0.04%，Mn含量为0.03%，Zn含量为0.02%，余量为Al及不可去除的杂质元素；具体热处理方法如下：
（1）将ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理；
（2）步骤（1）中三级固溶保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经淬火处理后作二级时效保温热处理；
（3）步骤（2）中二级时效保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经空冷降温。
所述步骤（1）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为160℃，入炉后以1.6℃·min-1的升温速率升温至538℃保温3h，随后以0.4℃·min-1的升温速率升温至543℃保温9h，随后以0.3℃·min-1的升温速率升温至548℃保温2h。
所述步骤（2）中，淬火处理的淬火介质为水，水温为35℃~40℃，淬火转移时间为8s。
所述步骤（2）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为70℃，入炉后以1.0℃·min-1的升温速率升温至140℃保温3h，随后以0.5℃·min-1的升温速率升温至160℃保温8h。
实施例2：
一种ZL114A铝硅铸造合金三级固溶二级时效热处理方法，固溶保温热处理为三级升温，时效保温热处理为二级升温，固溶、时效保温热处理温度均为逐级上升；ZL114A铝硅铸造合金包括按照以下质量百分比的成分：Si含量为6.5%，Mg含量为0.55%，Ti含量为0.15%，Zr含量为0.10%，Sb含量为0.10%，B含量为0.05%，Fe含量为0.06%，Cu含量为0.04%，Mn含量为0.02%，Zn含量为0.03%，余量为Al及不可去除的杂质元素；具体热处理方法如下：
（1）将ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理；
（2）步骤（1）中三级固溶保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经淬火处理后作二级时效保温热处理；
（3）步骤（2）中二级时效保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经风冷降温。
所述步骤（1）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为180℃，入炉后以1.4℃·min-1的升温速率升温至536℃保温2.5h，随后以0.3℃·min-1的升温速率升温至541℃保温8h，随后以0.2℃·min-1的升温速率升温至546℃保温1.5h。
所述步骤（2）中，淬火处理的淬火介质为水，水温为30℃，淬火转移时间为7s。
所述步骤（2）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为60℃，入炉后以0.8℃·min-1的升温速率升温至135℃保温2.5h，随后以0.4℃·min-1的升温速率升温至155℃保温7h。
所述步骤（2）中，风冷温降速率为4℃·s-1。
图2所示为实施例2中经三级固溶二级时效热处理制备的ZL114A铝硅铸造合金力学性能测试的工程应力-应变关系曲线。由图2可以看出实施例2采用三级固溶二级时效热处理制备的10mm厚度ZL114A铝硅铸造合金具备了良好的机械强度与塑韧性，平均屈服强度高于300MPa，平均断后伸长率大于8%。
实施例3：
一种ZL114A铝硅铸造合金三级固溶二级时效热处理方法，固溶保温热处理为三级升温，时效保温热处理为二级升温，固溶、时效保温热处理温度均为逐级上升；ZL114A铝硅铸造合金包括按照以下质量百分比的成分：Si含量为7.5%，Mg含量为0.75%，Ti含量为0.25%，Zr含量为0.15%，Sb含量为0.15%，B含量为0.08%，Fe含量为0.06%，Cu含量为0.02%，Mn含量为0.04%，Zn含量为0.02%，余量为Al及不可去除的杂质元素；具体热处理方法如下：
（1）将ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理；
（2）步骤（1）中三级固溶保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经淬火处理后作二级时效保温热处理；
（3）步骤（2）中二级时效保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经风冷降温。
所述步骤（1）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为175℃，入炉后以1.8℃·min-1的升温速率升温至540℃保温3.5h，随后以0.5℃·min-1的升温速率升温至545℃保温10h，随后以0.4℃·min-1的升温速率升温至550℃保温2.5h。
所述步骤（2）中，淬火处理的淬火介质为聚乙二醇，淬火介质温度为50℃，淬火转移时间为6s。
所述步骤（2）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为70℃，入炉后以1.2℃·min-1的升温速率升温至145℃保温3.5h，随后以0.6℃·min-1的升温速率升温至165℃保温9h。
所述步骤（2）中，风冷温降速率为6℃·s-1。
图3所示为实施例3经三级固溶二级时效热处理制备的ZL114A铝硅铸造合金的Mg2Si析出强化相分布TEM微观组织测试结果。从图3中可以看出ZL114A铝硅铸造合金经三级固溶二级时效热处理后，在晶粒内部观察到了大量呈细小均匀弥散分布的Mg2Si强化相，有效提高了ZL114A合金材料的强度与塑韧性。
表1为经实施例1-3的三级固溶二级时效热处理后的不同厚度的ZL114A铝硅铸造合金的力学性能测试结果，不同厚度由浇铸金属型阶梯试块制备得到，金属型阶梯试块的具体结构参见图1。
表1 经实施例1-3热处理后的ZL114A铝硅铸造合金力学性能测试结果
Figure 285641DEST_PATH_IMAGE001
对比例1
采用传统的T5或T6单级峰值热处理工艺对10mm厚的ZL114A铝硅铸造合金进行热处理，性能对比结果如表2所述。
表2 对比例1和实施例1的热处理后的ZL114A铝硅铸造合金的测试结果
热处理工艺 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 断口伸长率/% 布氏硬度/HBS 电导率/%IACS 平面应变断裂韧度/MPa.m<sup>1/2</sup>
T5 312 268 7.6 96 41.2 22.4
T6 348 282 4.2 102 40.1 21.8
实施例1 362 305 9.8 108 42.4 25.4
对比例2
采用实施例2的三级固溶二级时效热处理工艺与采用传统T6热处理工艺对7xxx系变形铝合金进行热处理，性能对比结果如表3所述。
表3 对比例2热处理后的7xxx系变形铝合金的测试结果
Figure 140464DEST_PATH_IMAGE003
从上述测试结果来看，当三级固溶二级时效热处理工艺用于7xxx系变形铝合金时，与传统T6热处理工艺相比，对于7xxx系变形铝合金的强度、塑性与韧性没有提升。这主要是因为7xxx系变形铝合金中添加了高含量的Zn、Mg与Cu元素，在半连续铸造成形与喷射成形制备过程中极易产生开裂。通过三级固溶热处理制度可在制备过程中不断提高Zn、Mg与Cu元素在α-Al基体中的过饱和程度，避免晶界处富集大量的Zn、Cu与Mg元素产生开裂，半连续铸造成形与喷射成形制备后通过二级时效热处理工艺缓慢释放铸锭内部的残余应力，来进一步降低铸锭开裂的风险，但是采用三级固溶与二级时效热处理工艺，无法实现7xxx系变形铝合金的强塑性匹配制备。此外，7xxx系变形铝合金由于化学性质活泼Cu、Mg元素添加量较高，因此其耐蚀性较差，选用三级固溶热处理工艺可以匹配晶内、晶界时效析出相的尺寸及形貌，选用二级时效热处理工艺可以降低晶内与晶界的电位差，以此提高合金的耐蚀性。
对比例3
其他操作同实施例1，区别仅在于所述步骤（1）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为160℃，入炉后以1.6℃·min-1的升温速率升温至538℃保温3h，随后以0.4℃·min-1的升温速率升温至543℃保温9h，随后以0.3℃·min-1的降温速率降温至538℃保温2h。
对比例4
其他操作同实施例1，区别仅在于所述步骤（1）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为160℃，入炉后以1.6℃·min-1的升温速率升温至538℃保温3h，随后以0.4℃·min-1的升温速率升温至543℃保温9h。
对比例5
其他操作同实施例1，区别仅在于所述步骤（1）中，ZL114A铝硅铸造合金入炉温度为160℃，入炉后以1.6℃·min-1的升温速率升温至538℃保温3h，随后以0.4℃·min-1的升温速率升温至540℃保温9h，随后以0.3℃·min-1的升温速率升温至544℃保温2h。
表4经对比例3-5热处理后的ZL114A铝硅铸造合金的测试结果
厚度/mm 热处理工艺 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 断后伸长率/% 布氏硬度/HBS 电导率/%IACS 平面应变断裂韧度MPa.m<sup>1/2</sup>
10 实施例1 362 305 9 108 41.7 25.4
10 对比例3 341 284 6.8 97 39.8 23.2
10 对比例4 328 268 5.6 92 38.7 21.8
10 对比例5 331 272 5.8 94 39.2 22.2
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种ZL114A铝硅铸造合金的三级固溶和二级时效热处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理和二级时效保温热处理，其中，三级固溶保温热处理的温度逐级上升，二级时效保温热处理的温度逐级上升。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将ZL114A铝硅铸造合金进行三级固溶保温热处理；
（2）步骤（1）的三级固溶保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金经淬火处理后作二级时效保温热处理。
3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，所述三级固溶保温热处理包括第一级固溶保温热处理、第二级固溶保温热处理和第三级固溶保温热处理；
所述第一级固溶保温热处理的温度为(535~539)℃±2℃，所述第一级固溶保温热处理的时间为(3~6)h±0.5h；所述第二级固溶保温热处理的温度为(540~545)℃±2℃，所述第二级固溶保温热处理的时间为(6~9)h±1h；所述第三级固溶保温热处理的温度为(546~550)℃±2℃，所述第三级固溶保温热处理的时间为(2~4)h±0.5h。
4.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，所述第一级固溶保温热处理的升温速率为1.4℃·min-1~1.8℃·min-1，所述第二级固溶保温热处理的升温速率为0.3℃·min-1~0.5℃·min-1，所述第三级固溶保温热处理的升温速率为0.2℃·min-1~0.4℃·min-1。
5.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，所述二级时效保温热处理包括第一级时效保温热处理和第二级时效保温热处理；
所述第一级时效保温热处理的温度为(130~150)℃±5℃，所述第一级时效保温热处理的时间为(2~6)h±0.5h；所述第二级时效保温热处理的温度为(155~170)℃±5℃，所述第二级时效保温热处理的时间为(6~10)h±1h。
6.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述第一级时效保温热处理的升温速率为0.8℃·min-1~1.2℃·min-1，所述第二级时效保温热处理的升温速率为0.4℃·min-1~0.6℃·min-1。
7.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（3）对二级时效保温热处理后的ZL114A铝硅铸造合金进行空冷或风冷处理。
8.权利要求1-7任一项所述方法制备得到的ZL114A铝硅铸造合金。
9.根据权利要求8所述的ZL114A铝硅铸造合金，其特征在于，所述ZL114A铝硅铸造合金包括按照以下质量百分比的成分：
Si含量为6.5%~7.5%，Mg含量为0.55%~0.75%，Ti含量为0.15%~0.25%，Zr含量为0.10%~0.15%，Sb含量为0.10%~0.15%，B含量为0.05%~0.08%，Fe含量≤0.08%，Cu含量≤0.05%，Mn含量≤0.06%，Zn含量≤0.06%，余量为Al及不可去除的杂质元素。
10.根据权利要求8所述的ZL114A铝硅铸造合金，其特征在于，所述ZL114A铝硅铸造合金的抗拉强度为340MPa~370MPa；
和/或，所述ZL114A铝硅铸造合金的屈服强度为275MPa~315MPa；
和/或，所述ZL114A铝硅铸造合金的断口伸长率为5%~12%；
和/或，所述ZL114A铝硅铸造合金的布氏硬度为90HBS~110HBS；
和/或，所述ZL114A铝硅铸造合金的电导率为38%IACS~42%IACS；
和/或，所述ZL114A铝硅铸造合金的平面应变断裂韧度KIC值为22MPa·m1/2~28MPa·m1 /2。
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