CN114959522A - 一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法，所述时效处理方法包括以下步骤：将夹心结构泡沫铝材料依次进行均匀化退火和时效处理，得到所述高强夹心结构泡沫铝材料；所述均匀化退火的温度为470～500℃，退火时间为24～48h；所述时效处理的温度为70～150℃，时间为1～80h；所述夹心结构泡沫铝材料的皮材为7XXX系实体铝板中的一种；所述夹心结构泡沫铝材料的芯材由Al‑Mg‑Si泡沫铝前驱体经发泡得到。本发明提供的时效处理方法，能够实现皮材和芯材的协同时效强化，从而能够显著提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学强度。

Description

一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法
技术领域
本发明涉及有色金属技术领域，特别涉及一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效方法。
背景技术
夹心结构泡沫铝具有密度低、比强度高、比刚度高和能量吸收能力好等优异的力学性能，以及减振性能好、消声效果好和电磁屏蔽性能高的功能性，在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用前景。夹心结构的泡沫铝的力学性能由皮材、芯材(泡沫铝)以及皮材/芯材界面结合共同决定；针对界面结合性能，近年来在粉末冶金法的基础上开发了一体化发泡技术，将压实的泡沫铝前躯体和实体铝复合轧制后，一体化发泡，制备的三明治泡沫铝板界面从而实现冶金结合。
针对这种冶金结合的夹心泡沫铝的一体化发泡过程，需要保证芯材熔化发泡的同时，皮材不熔化，不产生过热过烧。因此，熔点是皮材和芯材的选材十分重要的选材依据，经过多年的发展，芯材中的铝合金成分通常选择低熔点的Al-Si，Al-Si-Cu和Al-Mg-Si系合金，固液相线温度在520-600℃之间。而皮材通常选用高熔点的铝合金，例如3003，5754，6082铝合金等，固液相线温度在590-640℃之间。
夹心结构的泡沫铝材料的力学性能由皮材、芯材(泡沫铝)以及皮材/芯材界面结合共同决定，因此，若要提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能，提高皮材和芯材的强度是关键。然而，目前夹心结构泡沫铝的皮材通常选用的铝合金强度较低，一般不超过250MPa(形变强化将在发泡时消除，选择O态或时效态数据)；并且在夹心结构泡沫铝材料的发泡过程中，由于发泡过程的温度接近或超过熔点，发泡后无法变形，并且形变和细晶强化难以保留，导致发泡后的夹心结构泡沫铝材料的强度较差；因此，亟需研究一种能够提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能的方法。
发明内容
本发明提供了一种高强夹心结构泡沫铝材料的协同时效处理方法，通过皮材和芯材的协同时效强化，能够显著提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学强度。
第一方面，本发明提供了一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法，所述时效处理方法包括以下步骤：
将夹心结构泡沫铝材料依次进行均匀化退火和时效处理，得到所述高强夹心结构泡沫铝材料；所述均匀化退火的温度为470～500℃，退火时间为24～48h；所述时效处理的温度为70～150℃，时间为1～80h；
所述夹心结构泡沫铝材料的皮材为7XXX系实体铝板中的一种；
所述夹心结构泡沫铝材料的芯材由Al-Mg-Si泡沫铝前驱体经发泡得到。
优选地，所述时效处理的温度为100-120℃，时间为24-48h。
优选地，所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体包括铝合金粉末、发泡剂和增稠剂；
所述皮材的成分含量如下：Zn：4.2～4.5wt％，Mg：1.2～1.5wt％，Cu：≤0.20wt％，Mn：0.2～0.7wt％，Cr：≤0.30wt％，Zr：≤0.3wt％，Ti：≤0.20wt％，V：≤0.10wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
优选地，所述铝合金粉末的成分含量如下：Mg：5～6wt％，Si：3～4wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
优选地，所述发泡剂为TiH2粉；所述发泡剂的含量为1～3wt％；
所述增稠剂为Mg粉；所述增稠剂的含量为0.5～2wt％。
优选地，所述泡沫铝前驱体中所述铝合金粉末、所述发泡剂和所述增稠剂的粒度均为150～400目。
优选地，所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体是由以下步骤制备得到：
(a)将铝合金粉末、发泡剂和增稠剂进行混合，得到混合粉体；
(b)将所述混合粉体进行压实，得到所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体。
优选地，在步骤(b)中：所述压实方法为热压或热挤压。
更为优选地，所述热压或热挤压的压强为80～150MPa，温度为450～500℃。
优选地，所述夹心结构泡沫铝材料是由以下步骤制备得到：
(1)采用所述皮材对所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体进行复合轧制，得到夹心结构泡沫铝板；
(2)对所述夹心结构泡沫铝板进行发泡，得到所述夹心结构泡沫铝材料。
优选地，在步骤(1)中，所述复合轧制的方式为热轧；所述热轧的温度为300～450℃；
在步骤(2)中，所述发泡的发泡温度为585～605℃，发泡时间为5～20min。
第二方面，本发明还提供了一种高强夹心泡沫铝材料，采用上述第一方面任一所述的高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法制备得到。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
(1)本发明以7XXX系超硬铝合金为皮材，并以Al-Mg-Si铝合金粉末作为芯材的主要成分，经过发泡后得到夹心结构泡沫铝材料，通过控制其均匀化退火和时效化处理的条件，能够实现皮材和芯材的协同时效强化，从而显著提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学强度；
(2)本发明首次采用7XXX系超硬铝合金作为夹心结构泡沫铝材料的皮材，通过对7XXX系铝合金各成分含量的控制，在保证芯材发泡，皮材不产生过烧过热的同时，进一步提高了夹心结构泡沫铝材料的整体强度；
(3)本发明通过控制芯材中Al-Mg-Si铝合金粉末的成分含量控制和皮材中各成分含量的控制，能够保证在后续均匀化退火和时效处理过程中，芯材和皮材中分别形成细小、数量多且弥散分布的Mg2Si和MgZn2强化相，从而达到显著增强夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1、4-5、8-9中提供的一种高强夹心结构泡沫铝材料的皮材的显微硬度随时效处理时间的变化曲线图；
图2是本发明实施例1、4-5、8-9中提供的一种高强夹心结构泡沫铝材料的芯材的不同时效参数处理后的压缩屈服强度图；
图3是本发明实施例1至3提供的一种高强夹心结构泡沫铝材料的截面图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明首先提供了一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法，所述时效处理方法包括以下步骤：
将夹心结构泡沫铝材料依次进行均匀化退火和时效处理，得到所述高强夹心结构泡沫铝材料；所述均匀化退火的温度为470～500℃(例如，可以为470℃、475℃、480℃、485℃、490℃、495℃或500℃)，退火时间为24～48h(例如，可以为24h、28h、30h、32h、36h、38h、40h、42h、45h或48h)；所述时效处理的温度为70～150℃(例如，可以为70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃)，时间为1～80h(例如，可以为1h、5h、10h、20h、24h、30h、48h、50h、60h、70h、78h或80h)；
所述夹心结构泡沫铝材料的皮材为7XXX系实体铝板中的一种；
所述夹心结构泡沫铝材料的芯材由Al-Mg-Si泡沫铝前驱体经发泡得到。
夹心结构泡沫铝材料的力学性能通常由皮材、芯材(泡沫铝)以及皮材/芯材界面结合共同决定。因此，若要提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能，提高芯材和皮材的强度是重要的技术手段。为了提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能，本发明首先从皮材的材料选择方面入手，首次将7XXX系超硬铝合金作为皮材应用到夹心结构泡沫铝材料中，通过对7XXX系超硬铝合金中各成分含量的控制，不仅克服了其熔点较低不能应用于皮材中的问题，同时显著提高了皮材的力学强度；其次，因此，本发明中的夹心结构泡沫铝板材料的芯材采用Al-Mg-Si泡沫铝前驱体发泡获得，并对发泡后的夹心结构泡沫铝材料进行了均匀退火和时效化处理，严格控制其均匀化退火和时效处理的各个条件，从而实现了芯材和皮材的协同时效强化，最终进一步提高了夹心结构泡沫铝材料的整体强度。
本发明以7XXX系超硬铝合金为皮材，以Al-Mg-Si铝合金粉末作为芯材的主要成分，通过一体化发泡后得到夹心结构泡沫铝材料，之后将其进行均匀化退化和时效处理，通过严格控制均匀化退火和时效处理的条件，皮材中的MgZn2和芯材中的Mg2Si能够形成细小弥散的增强相，均匀的分布在泡沫铝材料基体中，从而能够达到显著增强夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能的目的。
根据一些优选的实施方式，所述时效处理的温度为100～120℃(例如，可以为100℃、102℃、105℃、108℃、110℃、113℃、115℃、118℃或120℃)，时间为24～48h(例如，可以为24h、28h、30h、32h、36h、38h、40h、42h、45h或48h)。
在本发明中，为了保证夹心结构泡沫铝材料的芯材和皮材能够实现协同时效强化的效果，本发明将均匀化退火和时效处理的温度控制在上述范围；同时经本实验证实，只有均匀化退火和时效处理的温度和时间在上述范围时，才能最大程度的保证芯材和皮材中分别形成细小、数量多且弥散分布的Mg2Si和MgZn2强化相，从而达到显著增强夹心结构泡沫铝材料的整体力学性能的目的。若均匀化退火和/或时效处理的温度和时间低于上述范围，则无法保证强化相在有限的时间内析出；若均匀化退火和时效处理的温度和时间高于上述范围，则会导致强化相的析出速度过快，后续会导致强化相的晶粒长大，数量变少，无法有效增强夹心结构泡沫铝材料的整体力学强度。
根据一些优选的实施方式，所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体包括铝合金粉末、发泡剂和增稠剂；
所述皮材的成分含量如下：Zn：4.2～4.5wt％(例如，可以为4.2wt％、4.25wt％、4.3wt％、4.35wt％、4.40wt％、4.45wt％或4.5wt％)，Mg：1.2～1.5wt％(例如，可以为1.2wt％、1.25wt％、1.3wt％、1.35wt％、1.4wt％、1.45wt％或1.5wt％)，Cu：≤0.20wt％(例如，可以为0.20wt％、0.16wt％、0.12wt％、0.10wt％、0.05wt％、0.03wt％或0wt％)，Mn：0.2～0.7wt％(例如，可以为0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％或0.7wt％)，Cr：≤0.30wt％(例如，可以为0.3wt％、0.25wt％、0.20wt％、0.15wt％、0.1wt％或0wt％)，Zr：≤0.3wt％(例如，可以为0.3wt％、0.25wt％、0.20wt％、0.15wt％、0.12wt％、0.05wt％或0wt％)，Ti：≤0.20wt％(例如，可以为0.2wt％、0.15wt％、0.10wt％、0.05wt％或0wt％)，V：≤0.10wt％(例如，可以为0.10wt％、0.08wt％、0.06wt％、0.04wt％、0.02wt％或0wt％)，其余为铝和不可避免的杂质。
需要说明的是，在本发明中，为了保证7XXX系铝合金作为皮材不会在发泡过程中过烧过热，并且保证在后续的均匀化退火和时效处理中能够形成更多的MgZn2细小增强相，本发明主要是通过控制锌和镁的含量来达到上述目的。若锌和镁的含量低于本发明上述范围，则会导致后续的均匀化退火和时效处理中形成的MgZn2细小增强相数量过少，从而使得皮材的强度变差，若锌和镁的含量高于本发明上述范围，不仅无法有效增强皮材的强度，而且也会使得皮材的熔点较低，在芯材发泡过程中皮材会过烧过热。因此，只有将皮材中各金属含量控制在本发明的范围内，才能保证制备得到的夹心结构泡沫铝材料性能最佳。
根据一些优选的实施方式，所述铝合金粉末的成分含量如下：Mg：5～6wt％(例如，可以为5wt％、5.2wt％、5.5wt％、5.8wt％或6wt％)，Si：3～4wt％(例如，可以为3wt％、3.2wt％、3.5wt％、3.8wt％或4wt％)，其余为铝和不可避免的杂质。
需要说明的是，在本发明中，在保证芯材发泡的基础上，为了进一步提高芯材在后续均匀化退火和时效处理过程中能够形成更多的Mg2Si细小增强相，增强芯材的强化效果，本发明将芯材中铝合金粉末的成分含量控制在上述范围，若镁或硅的含量低于或高于上述范围，均不利于芯材在后续的均匀化退火和时效处理过程中形成数量多且细小的Mg2Si增强相，最终无法有效提高夹心结构泡沫铝材料的整体力学强度。
根据一些优选的实施方式，所述发泡剂为TiH2粉；所述发泡剂的含量为1～3wt％(例如，可以为1wt％、2wt％或3wt％)；所述增稠剂为Mg粉；所述增稠剂的含量为0.5～2wt％(例如，可以为0.5wt％、1wt％、1.5wt％或2wt％)。
本发明中优选采用Mg粉作为芯材发泡的增稠剂，Mg粉一方面在发泡过程中能够防止铝被氧化，另一方面也能够保证芯材发泡后的形态。
根据一些优选的实施方式，所述泡沫铝前驱体中所述铝合金粉末、所述发泡剂和所述增稠剂的粒度均为150～400目(例如，可以为150目、200目、250目、300目、350目或400目)。
需要说明的是，在本发明中，泡沫铝前驱体中各原料粉体的粒度高于上述范围，则会使得前驱体中各原料粉末难以压实；若粒度低于上述范围，则导致铝粉氧化严重，从而影响后续的发泡过程。
根据一些优选的实施方式，所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体是由以下步骤制备得到：
(a)将铝合金粉末、发泡剂和增稠剂进行混合，得到混合粉体；
(b)将所述混合粉体进行压实，得到所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体。
根据一些优选的实施方式，在步骤(b)中：所述压实方法为热压或热挤压。
根据一些更为优选的实施方式，所述热压或热挤压的压强为80～150MPa(例如，可以为80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa或150MPa)，温度为450～500℃(例如，可以为450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃)。
根据一些优选的实施方式，所述夹心结构泡沫铝材料是由以下步骤制备得到：
(1)采用所述皮材对所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体进行复合轧制，得到夹心结构泡沫铝板；
(2)对所述夹心结构泡沫铝板进行发泡，得到所述夹心结构泡沫铝材料。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述复合轧制的方式为热轧；所述热轧的温度为300～450℃(例如，可以为300℃、320℃、350℃、380℃、400℃、420℃或450℃)；
在步骤(2)中，所述发泡的发泡温度为585～605℃(例如，可以为585℃、590℃、595℃、600℃或605℃)，发泡时间为5～20min(例如，可以为5min、8min、10min、13min、15min、18min或20min)。
在本发明中，采用热轧的复合轧制方式，可以保证泡沫前驱体粉体在压制过程中的完整性。
本发明还提供了一种高强夹心泡沫铝材料，采用上述任一所述的高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法制备得到。
为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过几个实施例对一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法进行详细说明。
实施例1：
原料准备：皮材的成分含量如下：Zn：4.3wt％，Mg：1.2wt％，Mn：0.5wt％，Cu：0.03wt％，Cr：0.08wt％，Zr：0.12wt％，Ti：0.10wt％，V：0.03wt％，其余为铝和不可避免的杂质；
芯材的成分含量如下：发泡剂TiH2粉(300目)：2wt％，增稠剂Mg粉(300目)：1.8wt％，铝合金粉末为Al-Mg-Si粉(300目)，其中，Si：3.5wt％，Mg：5.5wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
制备过程包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末(Al-Mg-Si粉)与发泡剂(TiH2粉)和增稠剂(Mg粉)进行混粉，得到混合粉体；
(2)将混合粉体在热压(温度为500℃，压强为100MPa)条件下进行压实，得到泡沫铝前驱体；
(3)对上述皮材和泡沫铝前驱体的表面进行打磨，然后用皮材将泡沫铝前驱体包覆后在300℃下进行热轧，得到夹心结构泡沫铝板(其中，单道次变形量为50％)；
(4)将夹心结构泡沫铝板在595℃下进行发泡，发泡时间为10min，得到夹心结构泡沫铝材料；
(5)将夹心结构泡沫铝材料在475℃下均匀化退火48h后，然后在100℃下时效处理48h后，得到高强夹心结构泡沫铝材料；其中，芯材的孔隙率为78％。
实施例2：
原料准备：皮材的成分含量如下：Zn：4.5wt％，Mg：1.5wt％，Mn：0.7wt％，Cu：0.04wt％，Cr：0.11wt％，Zr：0.10wt％，Ti：0.08wt％，V：0.05wt％，其余为铝和不可避免的杂质；
芯材的成分含量如下：发泡剂TiH2粉(300目)：2wt％，增稠剂Mg粉(300目)：1.8wt％，铝合金粉末为Al-Mg-Si粉(300目)，其中，Si：4wt％，Mg：6wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
制备过程包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末(Al-Mg-Si粉)与发泡剂(TiH2粉)和增稠剂(Mg粉)进行混粉，得到混合粉体；
(2)将混合粉体在热压(温度为500℃，压强为100MPa)条件下进行压实，得到泡沫铝前驱体；
(3)对上述皮材和泡沫铝前驱体的表面进行打磨，然后用皮材将泡沫铝前驱体包覆后在300℃下进行热轧，得到夹心结构泡沫铝板(其中，单道次变形量为50％)；
(4)将夹心结构泡沫铝板在585℃下进行发泡，发泡时间为16min，得到夹心结构泡沫铝材料；
(5)将夹心结构泡沫铝材料在475℃下均匀化退火48h后，然后在100℃下时效处理48h后，得到高强夹心结构泡沫铝材料；其中，芯材的孔隙率为80％。
实施例3：
原料准备：皮材的成分含量如下：Zn：4.2wt％，Mg：1.2wt％，Mn：0.3wt％，Cu：0.04wt％，Cr：0.11wt％，Zr：0.10wt％，Ti：0.08wt％，V：0.05wt％，，其余为铝和不可避免的杂质；
芯材的成分含量如下：发泡剂TiH2粉(300目)：2wt％，增稠剂Mg粉(300目)：1.8wt％，铝合金粉末为Al-Mg-Si粉(300目)，其中，Si：3wt％，Mg：5wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
制备过程包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末(Al-Mg-Si粉)与发泡剂(TiH2粉)和增稠剂(Mg粉)进行混粉，得到混合粉体；
(2)将混合粉体在热压(温度为500℃，压强为100MPa)条件下进行压实，得到泡沫铝前驱体；
(3)对上述皮材和泡沫铝前驱体的表面进行打磨，然后用皮材将泡沫铝前驱体包覆后在300℃下进行热轧，得到夹心结构泡沫铝板(其中，单道次变形量为50％)；
(4)将夹心结构泡沫铝板在605℃下进行发泡时间为8min，得到夹心结构泡沫铝材料；
(5)将夹心结构泡沫铝材料在500℃下均匀化退火48h后，然后在100℃下时效处理24h后，得到高强夹心结构泡沫铝材料；其中，芯材的孔隙率为82％。
实施例4：
实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：时效处理的温度为100℃，时间为24h。
实施例5：
实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：时效处理的温度为120℃，时间为48h。
实施例6：
原料准备：皮材的成分含量如下：Zn：4.8wt％，Mg：1.7wt％，Mn：0.5wt％，Cu：0.02wt％，Cr：0.04wt％，Zr：0.10wt％，Ti：0.12wt％，V：0.06wt％，其余为铝和不可避免的杂质；
芯材的成分含量如下：发泡剂TiH2粉(300目)：2wt％，增稠剂Mg粉(300目)：1.8wt％，铝合金粉末为Al-Mg-Si粉(300目)，其中，Si：3.5wt％，Mg：5.5wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
制备过程包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末(Al-Mg-Si粉)与发泡剂(TiH2粉)和增稠剂(Mg粉)进行混粉，得到混合粉体；
(2)将混合粉体在热压(温度为500℃，压强为100MPa)条件下进行压实，得到泡沫铝前驱体；
(3)对上述皮材和泡沫铝前驱体的表面进行打磨，然后用皮材将泡沫铝前驱体包覆后在300℃下进行热轧，得到夹心结构泡沫铝板(其中，单道次变形量为50％)；
(4)将夹心结构泡沫铝板在595℃下进行发泡，发泡时间为10min，得到夹心结构泡沫铝材料；
发泡过程，皮材过烧，三明治泡沫铝板塌陷弯曲。
实施例7：
原料准备：皮材的成分含量如下：Zn：4.0wt％，Mg：1.0wt％，Mn：0.3wt％，Cu：0.04wt％，Cr：0.11wt％，Zr：0.10wt％，Ti：0.08wt％，V：0.05wt％，其余为铝和不可避免的杂质；
芯材的成分含量如下：发泡剂TiH2粉(300目)：2wt％，增稠剂Mg粉(300目)：1.8wt％，铝合金粉末为Al-Mg-Si粉(300目)，其中，Si：3wt％，Mg：4.5wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
制备过程包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末(Al-Mg-Si粉)与发泡剂(TiH2粉)和增稠剂(Mg粉)进行混粉，得到混合粉体；
(2)将混合粉体在热压(温度为500℃，压强为100MPa)条件下进行压实，得到泡沫铝前驱体；
(3)对上述皮材和泡沫铝前驱体的表面进行打磨，然后用皮材将泡沫铝前驱体包覆后在300℃下进行热轧，得到夹心结构泡沫铝板(其中，单道次变形量为50％)；
(4)将夹心结构泡沫铝板在605℃下进行发泡时间为10min，得到夹心结构泡沫铝材料；
(5)将夹心结构泡沫铝材料在500℃下均匀化退火48h后，然后在100℃下时效处理48h后，得到高强夹心结构泡沫铝材料；其中，芯材的孔隙率为80％。
实施例8：
实施例8与实施例1基本相同，不同之处在于：时效处理的温度为70℃，时间为72h。
实施例9：
实施例9与实施例1基本相同，不同之处在于：时效处理的温度为150℃，时间为48h。
对比例1：
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：皮材为6082铝合金，其中，各成分的含量如下：Mg：1.2wt％，Si：1.1wt％，Mn：0.7％，其余为铝和不可避免的杂质。
将实施例1至9和对比例1制备得到的泡沫铝材料的芯材和皮材分别进行压缩屈服强度和显微硬度测试，测试结果如表1所示。
测试方法如下：
压缩屈服强度：按照GB/T 8813-2020方式测试进行压缩测试。
显微硬度：按照GBT 4342-1991方式进行显微硬度测试。
表1
实施例 压缩屈服强度(MPa) 显微硬度(HV)
实施例1 4.5 115
实施例2 4.6 114
实施例3 4.2 110
实施例4 3.7 104
实施例5 4.7 105
实施例6 - -
实施例7 4.0 88
实施例8 3.8 101
实施例9 4.9 85
对比例1 4.0 68
图1和图2显示了实施例1、4和5，实施例8和9中夹心结构泡沫铝材料的芯材的压缩强度和皮材显微硬度，本发明实施例1、4中100℃时效过程，皮材的显微硬度和芯材的压缩屈服强度在退火0-48h内硬度显著增加，超过48h硬度基本不变，退火48h后皮材的显微硬度和芯材压缩屈服强度相对较高分别为115HV和4.5MPa，相比于发泡后的状态分别提高68％和46％，时效强化效果明显。本发明实施例5中120℃时效过程，皮材的显微硬度和芯材的压缩屈服强度在退火0h-20h内硬度显著增加，超过20h硬度缓慢增加，芯材的压缩屈服强度在退火48h达到最高，退火48h后皮材的显微硬度和芯材压缩屈服强度相对较高分别为105HV和4.7MPa，相比于发泡后的状态分别提高58％和56％，时效强化效果明显。在本发明实施例8中70℃时效过程皮材的显微硬度在退火0h-20h硬度显著增加，超过20h硬度缓慢增加，芯材的压缩屈服强度在退火72h达到最高，退火72h芯材和芯材的压缩屈服强度分别为105HV和3.8MPa，相比于发泡后的状态分别提高58％和26％，皮材强化效果明显但芯材强化效果较差。在本发明实施例9中150℃时效过程，皮材的显微硬度在退火0h-40h内硬度显著增加，超过40h后硬度开始下降，皮材的显微硬度和芯材的压缩屈服强度在退火48h达到最高，退火48h芯材和芯材的压缩屈服强度分别为85HV和4.9MPa，相比于发泡后的状态分别提高25％和63％，芯材强化效果明显但皮材强化效果较差。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法，其特征在于，所述时效处理方法包括以下步骤：
将夹心结构泡沫铝材料依次进行均匀化退火和时效处理，得到所述高强夹心结构泡沫铝材料；所述均匀化退火的温度为470～500℃，退火时间为24～48h；所述时效处理的温度为70～150℃，时间为1～80h；
所述夹心结构泡沫铝材料的皮材为7XXX系实体铝板中的一种；
所述夹心结构泡沫铝材料的芯材由Al-Mg-Si泡沫铝前驱体经发泡得到。
2.根据权利要求1所述的时效处理方法，其特征在于：
所述时效处理的温度为100～120℃，时间为24～48h。
3.根据权利要求1所述的时效处理方法，其特征在于：
所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体包括铝合金粉末、发泡剂和增稠剂；
所述皮材的成分含量如下：Zn：4.2～4.5wt％，Mg：1.2～1.5wt％，Cu：≤0.20wt％，Mn：0.2～0.7wt％，Cr：≤0.30wt％，Zr：≤0.3wt％，Ti：≤0.20wt％，V：≤0.10wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的时效处理方法，其特征在于：
所述铝合金粉末的成分含量如下：Mg：5～6wt％，Si：3～4wt％，其余为铝和不可避免的杂质。
5.根据权利要求3所述的时效处理方法，其特征在于：
所述发泡剂为TiH2粉；所述发泡剂的含量为1～3wt％；
所述增稠剂为Mg粉；所述增稠剂的含量为0.5～2wt％；和/或
所述泡沫铝前驱体中所述铝合金粉末、所述发泡剂和所述增稠剂的粒度均为150～400目。
6.根据权利要求1所述的时效处理方法，其特征在于：
所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体是由以下步骤制备得到：
(a)将铝合金粉末、发泡剂和增稠剂进行混合，得到混合粉体；
(b)将所述混合粉体进行压实，得到所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体。
7.根据权利要求6所述的时效处理方法，其特征在于：
在步骤(b)中：所述压实方法为热压或热挤压；
优选地，所述热压或热挤压的压强为80～150MPa，温度为450～500℃。
8.根据权利要求1所述的时效处理方法，其特征在于：
所述夹心结构泡沫铝材料是由以下步骤制备得到：
(1)采用所述皮材对所述Al-Mg-Si泡沫铝前驱体进行复合轧制，得到夹心结构泡沫铝板；
(2)对所述夹心结构泡沫铝板进行发泡，得到所述夹心结构泡沫铝材料。
9.根据权利要求8所述的时效处理方法，其特征在于：
在步骤(1)中，所述复合轧制的方式为热轧；所述热轧的温度为300～450℃；
在步骤(2)中，所述发泡的发泡温度为585～605℃，发泡时间为5～20min。
10.一种高强夹心结构泡沫铝材料，其特征在于，采用权利要求1至9中任一所述的时效处理方法制备得到。
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