CN117448707A - 一种铸造Al-Mg-Si系铝合金的短流程热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种铸造Al‑Mg‑Si系铝合金的短流程热处理方法，金属材料及制备技术领域，相比于传统的“铸造‑均匀化‑固溶‑时效”这种复杂的制备工艺，本申请提供的热处理方法采用固溶处理与不同的时效处理相结合方式，其中固溶和时效温度逐级上升，以大幅缩短热处理保温时间，实现短流程制备铝合金板材，节约成本和能源，并使铝合金板材的强度和硬度性能得到大大提高。
Description
技术领域
本申请涉及金属材料及制备技术领域，尤其涉及一种铸造Al-Mg-Si系铝合金的短流程热处理方法。
背景技术
现代汽车正朝着轻量化、高速、安全舒适、低成本与节能的方向发展，而目前最有效的解决方法就是减轻汽车整车自重，这就要求在汽车结构设计、材料选择与优化等方面进行更系统深入的研究。轻质合金如铝合金、镁合金等相对于传统铁碳合金具有密度小、比强度高等优点成为实现汽车轻量化的首选材料。而铸造铝合金为典型的Al-Si系合金，具良好的铸造性能，如流动性好、线收缩小、无热裂倾向等，可以铸造形状相对复杂的铸件。并且，通过适当的热处理可以达到高强度、良好塑性与冲击韧性的理想综合。因此，铝合金如今已被广泛应用于铸造汽车副车架。
铸造铝合金在实际生产过程一般都需要经过比较复杂的制备工艺(铸造-均匀化-固溶-时效)，这种制备工艺生产效率低。由此可见，迫切需要一种流程简单、生产效率高、热处理后性能满足需求的短流程工艺。
发明内容
现有技术中存在铝合金制备流程过长、损耗能源大、强度不足及抗腐蚀性能相差过大等问题。
有鉴于此，本申请的目的在于在现有基础之上，提出一种短流程的新型铝合金热处理工艺，新的处理工艺采用固溶处理与不同的时效处理相结合方式，其中固溶和时效温度逐级上升，以大幅缩短热处理保温时间，实现短流程制备铝合金板材，节约成本和能源，并使铝合金板材的强度和硬度性能得到大大提高。
为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种铸造Al-Mg-Si系铝合金的短流程热处理方法，包括：固溶处理、水淬处理以及时效处理三个阶段；所述固溶处理阶段的工艺参数为温度530～550℃，保温5～7h；所述水淬处理阶段处于所述固溶处理阶段与所述时效处理阶段之间，所述水淬处理阶段的工艺参数为50～80℃，固溶处理结束后，铝合金转移时间不超过0.5min，水淬处理时间为1.5min；所述时效处理的温度范围为60～220℃，保温3～6h。
进一步地，所述时效处理为下列(1)～(4)中的任一种：
(1)中温时效处理，所述中温时效处理的工艺参数为150～180℃，保温4～6h；
(2)高温时效处理，所述高温时效处理的工艺参数为190～220℃，保温3～5h；
(3)双级时效处理，所述双级时效处理包括2个温度时效处理过程，按先后顺序，2个温度时效处理的工艺参数分别为100～120℃，保温1～2h、170～190℃，保温2～4h；
(4)间断时效处理，所述间断时效处理包括3个温度时效处理过程，按先后顺序，3个温度时效处理的工艺参数分别为150～180℃，保温0.5～1h、60～80℃，保温1.5～3h、170～190℃，保温1～2h。
进一步地，所述固溶处理阶段中的温度上升效率为10℃/min，所述时效处理阶段中温度上升速率为5℃/min。
第二方面，本申请实施例提供了一种Al-Mg-Si系铝合金，其通过前述短流程热处理方法制得。
进一步地，所述Al-Mg-Si系铝合金，包括以下按质量百分比计的各组分：Si为6.5％～7.50％，Mg为0.25％～0.45％，Ti为0.05％～0.25％，Mn为0.05％～0.10％，Fe为0.10％～0.20％，Zn含量<0.10％，Cu为0.01％～0.06％，杂质元素总和含量<0.25％，余量为Al。
第三方面，本申请实施例提供了一种前述短流程热处理方法在制备Al-Mg-Si系铝合金的应用。
本申请提供了一种铸造Al-Mg-Si系铝合金的短流程热处理方法，与现有技术相比，至少具备以下优势：
与传统单级工艺相比，该工艺细化了固溶处理和时效处理的阶段，逐级升温时效考虑了初步析出和高温析出阶段，更大限度地促进合金的析出强化效果，促使合金具有优良的综合力学性能。
附图说明
以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
图1为本申请实施例1采用的中温时效处理的热处理流程图。
图2为本申请实施例2采用的高温时效处理的热处理流程图。
图3为本申请实施例3采用的双级时效处理的热处理流程图。
图4为本申请实施例4采用的间断时效处理的热处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好地理解本申请而不是限制本申请的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
本申请下述各实施例中所述常温是指四季中自然室温条件，不进行额外的冷却或加热处理，一般常温控制在10～30℃，最好是15～25℃。
本申请实施例中，固溶处理和时效处理设备为高温电阻炉，如KSL-1200x箱式高温烧结炉，水淬处理设备为具有温度控制设备的水槽，在本申请实施例中，术语“转移时间”是指铝合金材料固溶处理结束时，从高温电阻炉上取出并进入用于水淬处理的水槽时的间隔时间。
本申请实施例中，术语“β″”或“β′”表示一种过渡相，时效处理过程中，Mg2Si是最为主要的强化相，其析出过程如下：α过饱和固溶体→GP区→β”过渡相→β'过渡相→β稳定相在较低的时效温度下，α过饱和固溶体是固溶处理时得到的，Mg和Si原子形成密度较弱的原子偏聚区，即GP(Ⅰ)区；在较高的时效温度下，溶质原子可以不经过GP(Ⅱ)区，而直接形成半共格的β'过渡相，所以在时效处理阶段找到合适的温度就在180℃左右，时效处理可以获得更好的强度和硬度。
本申请实施例通过细化了铸造铝合金的热处理工艺中的固溶处理阶段和时效处理阶段，采用逐级升温时效的方式充分考虑了铝合金铸造过程中的初步析出和高温析出阶段，该热处理工艺不仅更大限度地促进了铝合金的析出强化效果，促使合金具有强度、硬度等力学性能大幅提升。
基于此，本申请实施例提供了一种铸造Al-Mg-Si系铝合金的短流程热处理方法，包括：固溶处理、水淬处理以及时效处理三个阶段；所述固溶处理阶段的工艺参数为温度530～550℃，保温5～7h；所述水淬处理阶段处于所述固溶处理阶段与所述时效处理阶段之间，所述水淬处理阶段的工艺参数为50～80℃，固溶处理结束后，铝合金转移时间不超过0.5min，水淬处理时间为1.5min；所述时效处理的工艺参数为60～220℃，保温4～7h。
在某些实施例中，所述时效处理为中温时效处理，所述中温时效处理的工艺参数为150～180℃，保温4～6h。在某些优选的实施例中，所述中温时效处理的工艺参数为180℃，保温4～6h。
在某些实施例中，所述时效处理为高温时效处理，所述高温时效处理的工艺参数为190～220℃，保温3～5h。在某些优选的实施例中，所述中温时效处理的工艺参数为220℃，保温3～5h。
在某些实施例中，所述时效处理为双级时效处理，所述双级时效处理包括2个温度时效处理过程，按先后顺序，2个温度时效处理的工艺参数分别为100～120℃，保温1～2h、170～190℃，保温2～4h。在某些优选的实施例中，所述时效处理为双级时效处理，所述双级时效处理包括2个温度时效处理过程，按先后顺序，2个温度时效处理的工艺参数分别为120℃，保温1～2h、190℃，保温2～4h。
在某些实施例中，所述时效处理为间断时效处理，所述间断时效处理包括3个温度时效处理过程，按先后顺序，3个温度时效处理的工艺参数分别为150～180℃，保温0.5～1h、60～80℃，保温2～3h、170～190℃，保温2～4h。在某些优选的实施例中，所述时效处理为间断时效处理，所述间断时效处理包括3个温度时效处理过程，按先后顺序，3个温度时效处理的工艺参数分别为180℃，保温0.5～1h、80℃，保温2～3h、190℃，保温2～4h。
在某些实施例中，所述固溶处理阶段中的温度上升效率为10℃/min，所述时效处理阶段中温度上升速率为5℃/min。
基于此，本申请实施例提供了一种Al-Mg-Si系铝合金，其通过前述短流程热处理方法制得。
在某些实施例中，所述Al-Mg-Si系铝合金，可通过普通商业渠道获得，所述铝合金包括以下按质量百分比计的各组分：Si为6.5％～7.50％，Mg为0.25％～0.45％，Ti为0.05％～0.25％，Mn为0.05％～0.10％，Fe为0.10％～0.20％，Zn含量<0.10％，Cu为0.01％～0.06％，杂质元素总和含量<0.25％，余量为Al。
基于此，本申请实施例还提供了一种前述短流程热处理方法在制备Al-Mg-Si系铝合金的应用。
下面结合更加具体的实施例对本申请作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本申请的限制。
1.主要实验设备
KSL-1200x箱式高温烧结炉：PID控制，控温范围：常温～1200℃；普通加热水槽，控温范围：常温～100℃；ETM-305D微机控制电子万能试验机。
2.实验原材料
本申请实施例采用ZL101A铝合金作为实验原材料，可通过普通商业渠道购买，ZL101A铝合金材料是目前制造汽车铝车轮的主要材料，该合金的铸造性能优良，流动性好，线收缩小，热裂倾向低，气密性好。在以下各实施例和对比例中，ZL101A铝合金为直径20mm的棒材，所述铝合金包括以下按质量百分比计的各组分：Si为6.5％～7.50％，Mg为0.25％～0.45％，Ti为0.05％～0.25％，Mn为0.05％～0.10％，Fe为0.10％～0.20％，Zn含量<0.10％，Cu为0.01％～0.06％，杂质元素总和含量<0.25％，余量为Al。
3.实验方法
将批量生产的合格的ZL101A铝合金，置于KSL-1200x箱式高温烧结炉中进行固溶、水淬处理及时效处理等热处理工艺，经过热处理之后形成的铝合金坯件采用ETM-305D微机控制电子万能试验机完成室温拉伸试验对其力学性能进一步的验证，拉伸试验的方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行。
实施例1
图1为本实施例所采用的热处理工艺图，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到550℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持550℃达5h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉升温至180℃后保温4～6h以进行时效处理，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
实施例2
图2为本实施例所采用的热处理工艺图，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到545℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持545℃达6h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉升温至220℃后保温3～5h以进行时效处理，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
实施例3
图3为本实施例所采用的热处理工艺图，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x管式热处理炉KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到540℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持540℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉温控程序为：升温至120℃保温1～2h，然后升温至190℃保温2～4h，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
实施例4
图4为本实施例所采用的热处理工艺图，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x管式热处理炉KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到530℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持530℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉温控程序为：升温至180℃保温0.5～1h，降温至60～80℃保温1.5～3h，然后升温至190℃保温1～2h，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
对比例1
本对比例可参照实施例1的热处理工艺，除时效处理阶段的参数设置有区别，其他参数和条件一样，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到550℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持550℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在0～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉升温至120℃后保温4～6h以进行时效处理，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
对比例2
本对比例可参照实施例1的热处理工艺，除时效处理阶段时间有区别，其他参数和条件一样，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到550℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持550℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉升温至120℃后保温10h以进行时效处理，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
对比例3
本对比例可参照实施例3的热处理工艺，除时效处理阶段时间有区别，其他参数和条件一样，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x管式热处理炉KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到540℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持540℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉温控程序为：升温至80℃保温2h，然后升温至160℃保温4h，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
对比例4
本对比例可参照实施例3的热处理工艺，除时效处理阶段时间有区别，其他参数和条件一样，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x管式热处理炉KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到540℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持540℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉温控程序为：升温至80℃保温3h，然后升温至160℃保温5h，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
对比例5
本对比例可参照实施例4的热处理工艺，除时效处理阶段时间有区别，其他参数和条件一样，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x管式热处理炉KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到530℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持530℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉温控程序为：升温至90℃保温1h，降温至50℃保温3h，然后升温至160℃保温2h，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
对比例6
本对比例可参照实施例4的热处理工艺，除时效处理阶段时间有区别，其他参数和条件一样，具体为：从铸造ZL101A铸造铝合金坯中截取直径为20mm的棒材，通过额定功率为4kW的KSL-1200x管式热处理炉KSL-1200x箱式高温烧结炉进行处理。选取1号、2号两台烧结炉，炉温波动范围控制在±1℃；将截取的铝合金坯件放入热处理1号烧结炉进行固溶处理，1号烧结炉炉温常温升温到530℃，升温速率为10℃/min；1号烧结炉维持530℃达7h时，从1号烧结炉取出铝合金坯件，放入热水浴槽中进行淬火，出炉到移入热水浴槽时间控制在30s以内，水温控制在50～80℃左右，铝合金坯件在热水浴槽中淬火的时间控制在1.5min；从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，从热水浴槽中取出铝合金坯件，将坯件的表面水迹拭干，再放入2号烧结炉，设定2号烧结炉温控程序为：升温至90℃保温2h，降温至50℃保温3h，然后升温至160℃保温3h，其中2号炉的升温速率为5℃/min。时效处理结束后，从2号烧结炉中取出铝合金坯件，置于大气环境中自然冷却至常温。
采用ETM-305D微机控制电子万能试验机对经过热处理过后的铝合金坯件进行室温拉伸试验，试验方法参照《GB T 228.1-2021金属材料拉伸试验-第1部分：室温试验方法》进行，其中，拉伸速率2mm/min。
采用维氏硬度计对实施例1～4以及对比例1～6获得的铝合金样品进行硬度测量，载荷为10Kgf，保持时间为30s。
对实施例1～4及对比例1～6所获得的铝合金样品进行拉伸试验和硬度测量的数据如下表1所示。
表1
结果分析：(1)通过对比实施例1～4与对比例1～6，其中，实施例3的铝合金的抗拉强度和硬度最高，其值分别达到298MPa和121HV，而实施例4的铝合金的屈服强度和断后伸长率最高，其值分别达到250.1MPa和9.3％。
(2)分别对比实施例1与对比例1、对比例2的铝合金力学性能与硬度结果，实施例3与对比例3、对比例4的铝合金强度性能与硬度结果，实施例4与对比例5、对比例6的铝合金强度性能与硬度结果，可知，时效温度处理温度低于本申请实施例时效温度时，其力学强度和硬度明显低于各实施例的铝合金的强度和硬度；通过延长时效处理时间，可以提升铝合金的强度性能和硬度性能，但仍低于各实施例获得的铝合金的强度性能和硬度性能，可见，本申请实施例提供的时效处理中的温度范围为最优选择，采用本申请实施例提供的热处理技术方案所获得的铝合金，不仅能提升综合力学性能，还能缩短热处理的时间，降低能耗。
(3)本申请实施例提供的短流程热处理工艺，较传统固溶处理工艺，确保多相共晶组织可以在避免过烧的前提下，显著提高了基体中Mg的溶解度，从而增加了后续时效析出强化相的数目密度。逐级升温的时效处理模式将铝合金析出分为初步析出和高温析出阶段，第一级时效处理采用相对较低的温度和较短的时间，在该条件下可使晶内形成大量Mg2Si原子团簇，同时，拉大晶内与晶界扩散能差值，使原有晶界附近析出相快速长大；二级时效处理采用相对较高的温度和较短的时间，在该条件下能使晶内Mg2Si团簇迅速长大形成β″或β′，同时晶界析出相进一步长大，大幅度提高合金力学性能。通过严格控制时效处理的温度和时间可以很好地控制铸造铝合金中第二相的生成和分布，使合金具有优良的综合力学性能。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种铸造Al-Mg-Si系铝合金的短流程热处理方法，其特征在于，包括：固溶处理、水淬处理以及时效处理三个阶段；所述固溶处理阶段的工艺参数为温度530～550℃，保温5～7h；所述水淬处理阶段处于所述固溶处理阶段与所述时效处理阶段之间，所述水淬处理阶段的工艺参数为50～80℃，固溶处理结束后，铝合金转移时间不超过0.5min，水淬处理时间为1.5min；所述时效处理的温度范围为60～220℃，保温3～6h。
2.根据权利要求1所述的短流程热处理方法，其特征在于，所述时效处理为中温时效处理，所述中温时效处理的工艺参数为150～180℃，保温4～6h。
3.根据权利要求1所述的短流程热处理方法，其特征在于，所述时效处理为高温时效处理，所述高温时效处理的工艺参数为190～220℃，保温3～5h。
4.根据权利要求1所述的短流程热处理方法，其特征在于，所述时效处理为双级时效处理，所述双级时效处理包括2个温度时效处理过程，按先后顺序，2个温度时效处理的工艺参数分别为100～120℃，保温1～2h、170～190℃，保温2～4h。
5.根据权利要求1所述的短流程热处理方法，其特征在于，所述时效处理为间断时效处理，所述间断时效处理包括3个温度时效处理过程，按先后顺序，3个温度时效处理的工艺参数分别为150～180℃，保温0.5～1h、60～80℃，保温1.5～3h、170～190℃，保温1～2h。
6.根据权利要求1～5任一项所述的短流程热处理方法，其特征在于，所述固溶处理阶段中的温度上升效率为10℃/min，所述时效处理阶段中温度上升速率为5℃/min。
7.一种Al-Mg-Si系铝合金，其特征在于，所述Al-Mg-Si系铝合金通过权利要求1～6任一项所述短流程热处理方法制得。
8.根据权利要求7所述的所述Al-Mg-Si系铝合金，其特征在于，包括以下按质量百分比计的各组分：Si为6.5％～7.50％，Mg为0.25％～0.45％，Ti为0.05％～0.25％，Mn为0.05％～0.10％，Fe为0.10％～0.20％，Zn含量<0.10％，Cu为0.01％～0.06％，杂质元素总和含量<0.25％，余量为Al。
9.权利要求1～6任一项短流程热处理方法在制备Al-Mg-Si系铝合金的应用。
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