MXPA02006210A - Tratamiento termico de aleaciones de aluminio que se pueden endurecer por envejecimiento. - Google Patents

Tratamiento termico de aleaciones de aluminio que se pueden endurecer por envejecimiento.

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Abstract

El tratamiento termico de una aleacion de aluminio que se puede endurecer por envejecimiento, y que tiene elementos de aleacion y solucion solida, incluye las etapas de mantener la aleacion durante un tiempo relativamente corto a una temperatura elevada TA adecuada para el envejecimiento de la aleacion; enfriar la aleacion de la temperatura TA en un rango suficientemente rapido y hasta una temperatura inferior para que se detenga substancialmente la precipitacion primaria de los elementos solubles; mantener la aleacion a una temperatura TB durante un tiempo suficiente para lograr un nivel adecuado de nucleacion secundaria o precipitacion continua de los elementos solubles; y calentar la aleacion a una temperatura la cual es, suficientemente cercana, o mayor a la temperatura TA y mantenerla durante un periodo de tiempo suficiente adicional a la temperatura Tc para lograr un refuerzo substancialmente maximo.

Description

TRATAMIENTO TÉRMICO DE ALEACIONES DE ALUMINIO QUE SE PUEDEN ENDURECER POR ENVEJECIMIENTO Campo del Invento La presente invención se refiere al tratamiento térmico de aleaciones de aluminio, que tienen la capacidad de ser reforzadas por medio del fenómeno de endurecimiento por envejecimiento (o precipitación) bien conocido.
Antecedentes del Invento El tratamiento térmico para refuerzo mediante endurecimiento por envejecimiento aplica a aleaciones en las cuales la solubilidad sólida de al menos un elemento de aleación, disminuye con la disminución de la temperatura. Las aleaciones de aluminio relevantes incluyen algunas series de aleaciones forjadas, principalmente aquellas de las series 2XXX, 6XXX, y 7XXX (o 2000, 6000, y 7000) del Sistema Internacional de Designación de Aleaciones (IADS) . Sin embargo, existen algunas aleaciones de aluminio que se pueden endurecer por envejecimiento relevantes que están fuera de estas series. Asimismo, algunas aleaciones de aluminio moldeables se pueden endurecer por envejecimiento. La presente invención se extiende a todas las aleaciones tanto forjadas como moldeables, y también se puede utilizar con productos de aleación producidos mediante procesos tales como metalurgia seca y con productos de solidificación rápida, asi como con productos y materiales de aleación reforzada con particulado. Los procesos para el tratamiento térmico de aleaciones de aluminio que se pueden endurecer por envejecimiento normalmente comprenden los siguientes tres puntos : (1) tratamiento de solución a una temperatura relativamente alta, debajo del punto de fusión de aleación para disolver sus elementos de aleación ( solubles ) ; (2) enfriamiento rápido o extensión, tal como en agua fria, para retener los elementos solubles en una solución sólida supersaturada ; y (3) envejecer la aleación manteniéndola durante un período de tiempo en una, algunas veces en una segunda, temperatura intermedia para lograr el endurecimiento o refuerzo. El endurecimiento resultante del envejecimiento, ocurre debido a que el material soluble, retenido en la solución sólida super saturada mediante el templado, forma precipitados durante el envejecimiento el cual es dispersado finamente a través de los granos e incrementa la capacidad de la aleación para resistir la deformación mediante el proceso de deslizamiento. El endurecimiento o refuerzo máximo ocurre cuando el tratamiento de envejecimiento conduce a la formación de una dispersión critica de al menos uno de estos precipitados finos. Las condiciones de envejecimiento son diferentes para sistemas de aleación diferentes. Dos tratamientos comunes que comprenden únicamente una etapa son mantener durante un tiempo _ extendido a temperatura ambiente (templado T4) o más comúnmente, a una temperatura elevada durante un tiempo más corto (por ejemplo 8 horas) que corresponde a un máximo en el proceso de endurecimiento (templado T6) . Para ciertas aleaciones, es usual mantener durante un periodo de tiempo preescrito (por ejemplo 24 horas) a temperatura ambiente antes de aplicar el templado T6 a una temperatura elevada. En otras aleaciones, notablemente aquellas basadas en sistemas Al-Cu y Al-Cu-Mg (de las series 2000), la deformación (por ejemplo tensionando o enrollando el 5%) después del templado y antes del envejecimiento a una temperatura elevada, origina una respuesta de refuerzo incrementada. Esto se conoce como un templado T8 y da como resultado una dispersión de precipitados más fina y más uniforme a través de todos los granos. Para aleaciones basadas en el sistema Al-Zn-Mg-Cu (de las series 7000) se han desarrollado varios tratamientos de envejecimiento especiales, que comprenden mantener durante periodos de tiempo a dos diferentes temperaturas elevadas . El propósito de cada uno de estos tratamientos, es reducir la susceptibilidad de las aleaciones de esta serie al fenómeno de resquebrajamiento de corrosión por tensión. Un ejemplo es el templado T73 que comprende el envejecimiento primero a una temperatura cercana a los 100 °C y posteriormente a una temperatura más alta, por ejemplo 160°C. Este tratamiento causa alguna reducción en resistencia cuando se compara con un templado T6. Otro ejemplo es el tratamiento conocido como retrogresión y re-envejecimiento (RRA) , que comprende tres etapas, por ejemplo 24 horas a una temperatura de 120°C, un tiempo mucho más corto a una temperatura más alta (200-280°C) y 24 horas adicionales a una temperatura de 120°C. Algunos de tales tratamientos tienden a permanecer confidenciales para compañías que suministran las aleaciones . Generalmente es aceptado que, una vez que una aleación de aluminio (u otro material adecuado) es endurecida mediante envejecimiento a una temperatura elevada, las propiedades mecánicas permanecen estables cuando la aleación es expuesta durante un tiempo indefinido a una temperatura significativamente más baja. Sin embargo, los recientes resultados han mostrado que este no es siempre el caso. Una aleación de magnesio, WE54, la cual normalmente es envejecida a una temperatura de 250°C para lograr su templado T6, ha mostrado un incremento gradual en endurecimiento junto con una inaceptable disminución en ductilidad, si se expone de manera subsecuente a períodos largos a una temperatura cercana a los 150°C. Este efecto se atribuye a la precipitación lenta, secundaria de una fase finamente dispersada a través de los granos de la aleación. Más recientemente, ciertas aleaciones de aluminio que contienen litio, tal como 2090 (Al - 2.7 Cu - 2.2. Li), han mostrado un comportamiento similar si se exponen a tiempos largos a temperaturas dentro del rango de 60 a 135°C, después de haber sido envejecidas primero para el templado T6 a una temperatura de 170°C.
Sumario del Invento La presente invención está dirigida a proporcionar un proceso para* el tratamiento térmico de una aleación de aluminio que se puede endurecer por envejecimiento que tiene elementos de aleación en solución sólida, en donde el proceso incluye las etapas de: (a) mantener la aleación durante un tiempo relativamente corto a una temperatura elevada TA adecuada para el envejecimiento de la aleación; (b) enfriar la aleación de la temperatura TA en un rango lo suficientemente rápido y para disminuir la temperatura para que el precipitado primario de los elementos solubles sean substancialmente arrestados; (c) mantener la aleación a una temperatura TB durante un tiempo suficiente para lograr un nivel adecuado de nucleación secundaria o precipitación continua de los elementos solubles; y (d) calentar la aleación a una temperatura Tc la cual es, lo suficientemente cercana a o más alta que la temperatura TA y mantenerla durante un tiempo adicional suficiente a una temperatura Tc para lograr un refuerzo substancialmente máximo. Esta serie de etapas de tratamiento de acuerdo con la presente invención, se denomina T6I6, que indica el primer tratamiento por envejecimiento antes de la interrupción ("I") de la etapa (c) y el tratamiento después de la interrupción . Las etapas (c) y (d) pueden ser etapas sucesivas. En tal caso, puede existir un poco o nada de calor aplicado en la etapa (c) . Sin embargo, se debe observar que las etapas (c) y (d) pueden ser combinadas en forma efectiva en el uso de ciclos de calentamiento adecuadamente controlados. Esto es la etapa (c) puede utilizar un rango de calentamiento, hasta la temperatura Tc de envejecimiento final que es lo suficientemente baja para proporcionar la nucleación o precipitación secundaria a una temperatura promedio relativamente más baja que la temperatura Tc de envejecimiento final.
Hemos descubierto que, con el tratamiento térmico de la presente invención, substancialmente todas las aleaciones de aluminio que tienen la capacidad de endurecer por envejecimiento pueden pasar por un endurecimiento por envejecimiento y refuerzo adicional hasta niveles más altos que los que son posibles con un templado T6 normal. Se puede incrementar el endurecimiento máximo en un 10 al 15%, mientras que se puede incrementar la resistencia a la producción (por ejemplo a prueba de tensión 0.2%) y resistencia a la tensión del 5 al 10% o con al menos algunas aleaciones, incluso más altas, relativas a niveles que se pueden obtener con tratamientos térmicos T6 convencionales. Además, al - menos en muchos casos y contrario al comportamiento usual después de tratamientos convencionales, los incrementos que se pueden obtener con la presente invención tienen la capacidad de lograr que sin una disminución significativa en la ductilidad como se mide mediante el alargamiento que ocurre' en las pruebas de falla de las aleaciones. Tal como se indicó, el proceso de la presente invención permite que las aleaciones pasen por un endurecimiento por envejecimiento y refuerzo adicionales hasta niveles superiores relativos al endurecimiento por envejecimiento y refuerzo que se pueden obtener para la misma aleación sometida a un templado T6 normal. La mejora puede ser junto con la deformación mecánica de la aleación antes de la etapa (a) ; después de la etapa (b) pero antes de la etapa (c) ; y/o durante la etapa (c) . La deformación puede ser mediante aplicación de deformación termomecánica / mientras que la deformación se puede aplicar junto con un enfriamiento rápido. La aleación puede envejecer en la etapa (a) directamente después de la fabricación o moldeo sin una etapa de tratamiento con solución. El proceso de la presente invención aplica no únicamente al templado T6 estándar sino también aplica a otros templados. Estos incluyen ejemplos tales como el templado T5, en donde la aleación es envejecida directamente después de la fabricación sin el paso de tratamiento con solución y se forma una solución parcial de elementos de aleación. Otros templados, tales como el templado T8, incluyen una etapa de trabajo en frió. En el templado T8 el material se enfria trabajado antes del envejecimiento artificial, lo cual da como resultado una mejora de las propiedades mecánicas en muchas aleaciones de aluminio a través de una distribución más fina de precipitados nucleados en dislocaciones impartidas a través del paso de trabajo en frío. Por lo tanto, el nuevo templado, equivalente es designado T8I6, después de la misma conversión en nomenclatura de templado T6I6. Otro tratamiento que involucra un paso de trabajo en frió, nuevamente después del proceso de la presente invención, se designa T9I6. En este caso el paso de trabajo en frió se introduce después del primer periodo de envejecimiento, TA y antes del tratamiento de interrupción en la temperatura TB . Una vez que se completa el tratamiento de introducción, el material es nuevamente calentado a la temperatura Tc, nuevamente después de la conversión del tratamiento T6I6. Existen paralelos similares con las designaciones de templado denominadas T7X, tal como se ejemplificó anteriormente, en donde un entero en disminución de X se refiere a un grado mayor de sobre-envejecimiento. Estos tratamientos consisten en un proceso de dos pasos en donde se utilizan dos temperaturas de envejecimiento, siendo la primera relativamente baja (por ejemplo, 100°C) y la segunda a una temperatura más alta de por ejemplo, 16Ü°C-170°C. En la aplicación del nuevo tratamiento tales templados, la temperatura de envejecimiento final Tc está dentro del rango de la segunda temperatura más alta de 160°C-170°C, con todas las otras partes del tratamiento equivalentes al tratamiento T6I6. Por lo tanto, tal templado se denomina T8I7X cuando se emplea la nueva nomenclatura . También se debe observar que el nuevo tratamiento puede ser aplicado en forma similar a una amplia variedad de templados existentes que emplean pasos de procesamiento termomecánicos significativamente diferentes, y no están restringidos a los descritos anteriormente. El proceso de la presente invención ha demostrado ser efectivo en cada una de las clases de aleaciones de aluminio que se conocen por responder al endurecimiento por envejecimiento. Estos incluyen las series 2000 y 7000 mencionadas anteriormente, las series 6000 (Al-Mg-Si), aleaciones de moldeo que se pueden envejecer por endurecimiento, asi como aleaciones reforzadas con particulado. Las aleaciones también incluyen aleaciones más nuevas que contienen litio tales como las aleaciones 2090 antes mencionadas y 8090 (Al-2.4 Li-1.3 Cu-0.9 Mg) , asi como aleaciones que contienen plata, tales como las aleaciones 2094, 7009 y Al-Cu-Mg-Ag experimentales. El proceso de la presente invención puede aplicarse a aleaciones, como se reciben, han sido sometidas a una etapa de tratamiento de solución adecuada seguido por una etapa de templado para retener los elementos solubles en la solución sólida supersaturada . De manera alternativa, estas pueden formar etapas preliminares del proceso " de la presente invención que preceden a la etapa (a) . En el último caso, la etapa de templado preliminar puede ser cualquier temperatura adecuada que fluctúe de TA debajo de la temperatura ambiente o menos. Por lo tanto, en una etapa de templado preliminar para lograr la temperatura TA, se puede evitar la necesidad de recalentamiento para hacer posible la etapa (a) . El propósito del tratamiento con solución, ya sea la aleación como se recibe o como una etapa preliminar del proceso de la presente invención, es tomar por supuesto los elementos de aleación en una solución sólida y hacer posible de este modo el endurecimiento por "enve ecimiento. Sin embargo, se pueden tomar los elementos de aleación en la solución mediante otros tratamientos y de este modo hacer posible el endurecimiento por envejecimiento. Sin. embargo, los elementos de aleación se pueden tomar en la solución mediante otros tratamientos y tales otros tratamientos se pueden utilizar en lugar del 'tratamiento con solución. Tal como se apreciará, las temperaturas TA, TB y Tc para una aleación determinada tienen la capacidad de variar, ya que las etapas a las cuales se relacionan dependen del tiempo. Por lo tanto, TA puede variar, por ejemplo, con una variación inversa del tiempo para la etapa (a) . De manera correspondiente, para cualquier aleación determinada, las temperaturas TA, TB y Tc pueden variar en un rango adecuado durante el curso de la etapa respectiva. De hecho, la variación en TB durante la etapa (c) es implícita en la referencia anterior para las etapas (c) y (d) que se combinan en forma efectiva. La temperatura TA utilizada en la etapa (a) para una aleación determinada puede ser la misma, o cercana a la que se utiliza en la etapa de envejecimiento de un tratamiento térmico T6 convencional para dicha aleación. Sin embargo, el tiempo relativamente corto utilizado en la etapa (a) es significativamente menor que el utilizado en le envejecimiento convencional. El tiempo para la etapa (a) puede ser para lograr un nivel de envejecimiento necesario para lograr desde aproximadamente el 50% hasta aproximadamente el 95% de endurecimiento máximo obtenible mediante el envejecimiento completo T6 convencional. Preferentemente, el tiempo para- la etapa (a) es para lograr desde aproximadamente 85% hasta aproximadamente 95% del refuerzo máximo. Para muchas aleaciones de aluminio, la temperatura TA es la que se . utiliza más preferentemente cuando se envejece cualquier templado T6 típico. El tiempo relativamente corto de la etapa (a) puede ser, ?st ejemplo, desde varios minutos, hasta por ejemplo, 8 horas o más, tal como de 1 a 2 horas, dependiendo de la aleación y la temperatura TA- Bajo tales condiciones, una aleación sometida a la etapa (a) de la presente invención, podría decirse que será sub-envej ecido .
El enfriamiento de la etapa (b) es preferentemente mediante templado. El medio de templado puede ser agua fria u otro medio adecuado. El templado puede ser a temperatura ambiente o menos, tal como aproximadamente -10°C. Sin embargo, tal como se indicó, el enfriamiento de la etapa (b) es para detención del envejecimiento que resulta directamente de la etapa (a); esto es, detención la precipitación primaria de los elementos solubles que dan surgimiento a tal envejecimiento. Las temperaturas TB y Tc y el periodo de tiempo respectivo para cada una de las etapas (c) y (d) se inter-relacionan entre si. También se inter-relacionan con la temperatura TA y el periodo de tiempo de la etapa (a) ; esto es con el nivel de sub-envej ecimiento logrado en la etapa (a) . Estos parámetros también varían de aleación en aleación. Para muchas de las aleaciones, la temperatura TB puede estar dentro del rango de desde aproximadamente -10 °C hasta aproximadamente 90°C, tal como desde aproximadamente 20°C hasta aproximadamente 90°C. Sin embargo, para al menos algunas aleaciones, una temperatura TB que excede 90°C, tal como aproximadamente 120 °C puede ser adecuada . El periodo de tiempo de la etapa (c) en la temperatura TB es para lograr la nucleación secundaria o precipitación continua de los elementos solubles de la aleación. Para un nivel seleccionado de TB, el tiempo es para ser suficiente para lograr un refuerzo suficiente adicional. El refuerzo adicional, mientras que aún deja la aleación lo suficientemente sub-envejecida, normalmente da como resultado un nivel de mejoría que vale la pena en endurecimiento y refuerzo. La mejora puede, en algunos casos, ser para llevar la aleación hasta un nivel de endurecimiento y/o refuerzo comparable con el que se puede obtener para la misma aleación mediante la aleación que está completamente envejecida por medio de un tratamiento térmico T6 convencional. Por lo tanto, si por ejemplo la aleación sub-envej ecida que resulta de la etapa (a) tiene un valor de endurecimiento y/o resistencia el cual es el 80% del valor obtenible para la misma aleación completamente envejecida por medio de un tratamiento térmico T6 convencional, al calentar la aleación (a) TB durante un periodo de tiempo suficiente se puede incrementar dicho valor del 80% al 90 %, o posiblemente incluso hasta más. El periodo de tiempo para la etapa (c) puede fluctuar por ejemplo, de menos de 8 horas en el extremo inferior, hasta aproximadamente 500 horas o más en el extremo superior. Las pruebas simples pueden permitir la determinación de un periodo de tiempo adecuado para una aleación determinada. Sin embargo, se puede obtener un grado de guia útil para al menos algunas aleaciones determinando el nivel de incremento en el endurecimiento y/o refuerzo después de intervalos relativamente cortos, tales como de 24 y 48 horas, y establecer una curva : de mejor ajuste para la variación en tal propiedad con el tiempo . La forma de la curva, con algunas aleaciones, puede proporcionar una guia útil de un periodo de tiempo para la etapa (c) la cual probablemente es suficiente para lograr un nivel adecuado de refuerzo secundario. La temperatura Tc utilizada durante la etapa (d) puede ser subs tancialmente la misma que TA . Para algunas aleaciones, Tc puede exceder TA, hasta aproximadamente 20°C o incluso hasta 50°C (por ejemplo, tratamiento T6I7X) . Sin embargo para muchas aleaciones es deseable que Tc esté en TA O menos que TA, tal como 20°C hasta 50°C, preferentemente de 30 a 50°C debajo de TA. Algunas aleaciones necesitan que Tc sea inferior a TAÍ con el objeto de evitar una regresión en los valores de endurecimiento y/o refuerzo desarrollados durante la etapa (c) . El periodo de tiempo en la temperatura Tc durante la etapa (d) necesita ser suficiente para lograr un refuerzo substancialmente máximo. En el curso de la etapa (d) los valores de resistencia y también de dureza se mejoran en forma progresiva hasta que, suponiendo que se evita una reacción significativa, se pueden obtener valores máximos. La mejoría progresiva ocurre subs ancialmente mediante el- crecimiento de precipitados producidos durante la etapa (c) . Los valores de refuerzo y endurecimiento finales que se pueden obtener son del 5 al 10% o mayores y del 10 al 15% o mayores, respectivamente, a los valores que se pueden obtener por medio de un proceso de tratamiento térmico T6 convencional. Una parte de esta mejoría general normalmente resulta de la precipitación lograda durante la etapa (c), aunque una mayor parte de la mejoría resulta de la precipitación adicional lograda en la etapa (d) .
Breve Descripción de los Dibujos Con el objeto de que la presente invención pueda ser más fácilmente comprendida, la descripción se dirige ahora a los dibujos que la acompañan, en los cuales : La figura 1 es una gráfica de tiempo-temperatura esquemática que ilustra una aplicación del proceso de la presente invención; La figura 2, es un trazo del tiempo contra endurecimiento, que ilustra la aplicación del proceso de la aplicación a la aleación Al-4Cu, durante el procesamiento T6I6 comparado con un templado T6 convencional; La figura 3, muestra fotomicrográficas respectivas para el procesamiento T6 y T6I6 de la figura 2 para la aleación Al-4 Cu; La figura 4, muestra un trazo del tiempo contra endurecimiento, que muestra el efecto del rango de enfriamiento de TA en el proceso de la invención para la aleación Al-4 Cu; La figura 5, corresponde a la figura 2, aunque es con respecto a la aleación 2014; La figura 6, corresponde a la figura 2, aunque con respecto a la aleación Al-Cu-Mg-Ag tanto para un templado T6, y de acuerdo con la presente invención, un templado T6I6; La figura 7, ilustra la etapa (c) de la presente invención para la aleación AL-Cu-Mg-Ag de la figura 6. La figura 8, muestra el efecto del- rango de enfriamiento de TA para el templado T6I6 de la aleación Al-Cu-Mg-Ag de acuerdo con la presente invención ; La figura 9, ilustra la regresión de la aleación Al-Cu-Mg-Ag que puede ocurrir en el templado T6I6; La figura 10, corresponde a la figura 2, aunque con respecto a la aleación 2090; La figura 11, muestra una curva de endurecimiento T6I6 para la aleación 8090; La figura 12, muestra una curva de endurecimiento para la aleación 8090 con un templado T9I6 que incluye una etapa de trabajo en frió; La figura 13, muestra las curvas de endurecimiento T8 ? T8I6 para la aleación 8090 trabajada en frió después del tratamiento con solución . Las figuras de la 14 a la 17 ilustran las curvas de endurecimiento T6 y T6I6 para las aleaciones 6061, 6013, 6061 + .' Ag y 6013 + Ag respectivas ; La figura 18, muestra una curva de endurecimiento T6I6 para el material de aleación que comprende 6061 + 20% SIC; Las figuras de la 19 a la 22, muestran trazos para las aleaciones respectivas de la 14 a la 17, como una función de la interrupción en mantener la temperatura en los templados T6I6 de acuerdo con la presente invención; La figura 23, muestra el efecto de un paso de trahajo en frió entre las etapas (b) y (c) en el templado T6I6 para las aleaciones respectivas de las figuras 19 a la 22; La figura 24, muestra curvas de endurecimiento para los templados T6I6 y T6I76 de acuerdo con la presente invención para la aleación 7050; Las figuras 25 y 26 muestran las curvas de dureza para los templados T6I6 para las aleaciones 7075 y 7075 + Ag respectivas; La figura 27, muestra el efecto de la temperatura en la interrupción de la etapa (c) para el proceso y aleaciones respectivas de las figuras 25 y 26; La figura 28, muestra una comparación de las curvas de envejecimiento T6 y T6I6 para una aleación Al-8Zn-3Mg; La figura 29, muestra una curva de endurecimiento T6I6 para la aleación Al-6Zn-2Mg-0.5Ag en una escala de tiempo lineal; Las figuras 30 y 31, muestran curvas de envejecimiento para los templados T6 y T6I6 para las aleaciones de moldeo 356 y 357 respectivamente ; Las figuras 32 y 33 muestran trazos que ilustran un comportamiento de tolerancia de tenacidad/daño de fractura de las aleaciones 6061 y 8090 después de cada uno de los templados T6 y ? 616; y La figura 34, compara ciclos de falla en pruebas de fatiga en la aleación 6061 después de los templados T6 y T6I6.
Descripción Detallada del Invento La presente invención permite el establecimiento de condiciones mediante las cuales las aleaciones de aluminio que tienen la capacidad de endurecer por envejecimiento, pueden pasar por este endurecimiento . adicional a una temperatura TB inferior, si primero son sub-envejecidas a una temperatura TA superior durante un tiempo corto y posteriormente enfriadas, tal como templadas a temperatura ambiente. Este efecto general se demuestra en' la figura 1, la cual es una representación esquemática de cómo el proceso de envejecimiento interrumpido de la presente invención aplica a aleaciones que se pueden endurecer por envejecimiento en una forma básica de la presente invención. Tal como se muestra en la figura 1, el proceso de envejecimiento utiliza etapas sucesivas de la (a) a la (d) . Sin embargo, tal como se muestra la etapa (a) está precedida por un tratamiento con solución preliminar en el cual la aleación se mantiene a una temperatura inicial relativamente alta y durante un tiempo suficiente para facilitar la solución de los elementos de la aleación. El tratamiento preliminar puede haber sido llevado a cabo en la aleación tal como se recibe, en cuyo caso la aleación normalmente habrá sido templada a temperatura ambiente, tal como se muestra, o debajo de la temperatura ambiente. Sin embargo, en una alternativa, el tratamiento preliminar puede ser además del proceso de la presente invención, siendo el templado a la temperatura TA para la etapa (a) del proceso de la presente invención, haciendo obvia de este modo la necesidad de recalentar la aleación a TA . En la' etapa (a), la aleación es envejecida en la temperatura TA. La temperatura TA y la duración de la etapa (a) son suficientes para lograr un nivel de refuerzo sub-envej ecido requerido, tal como se describió anteriormente. A partir de TA, la aleación es templada en la etapa (b) para detener el envejecimiento de precipitación primaria en la etapa (a) , siendo templada la etapa (b) hasta o debajo de la temperatura ambiente. Después de extinguir la etapa (b) , la aleación se calienta a la temperatura TB en la etapa (c), con la temperatura en TB y la duración de la etapa (c) "suficiente para lograr una nucleación secundaria o precipitación continua de los elementos solubles. Después de la etapa (c), la aleación es calentada en forma adicional en la etapa (d) a la temperatura Tc, con la temperatura Te Y la duración del paso (d) suficiente para lograr el envejecimiento de la aleación, para lograr las propiedades deseadas. Las temperaturas y duraciones pueden ser tal como se describió anteriormente en la presente descripción. En relación con la representación esquemática mostrada en la figura 1 del proceso de envejecimiento interrumpido, y de cómo se aplica a todas las aleaciones de aluminio que se pueden endurecer por envejecimiento, el tiempo en la temperatura TA es comúnmente de entre algunos minutos hasta varias horas, dependiendo de la aleación. El tiempo en la temperatura TB comúnmente es desde entre algunas horas hasta varias semanas, dependiendo de la aleación. El tiempo en la temperatura Tc normalmente es de varias horas, dependiendo tanto de la aleación Como de la temperatura Tc de re-envejecimiento, la cual aquí se representa mediante la región sombreada en el diagrama.
La figura 2, muestra la aplicación del proceso de la presente invención a la aleación Al-4Cu. En la figura 2, la linea sólida muestra la curva de endurecimiento-tiempo (envejecimiento) obtenida cuando la aleación Al-4Cu es primero una solución tratada a una temperatura de 540 °C, templada en agua fría y envejecida a una temperatura de_ 150°C. Se logra un valor 16 pico de endurecimiento de 132 VHN después de 100 horas. Las curvas punteadas muestran las respuestas de endurecimiento respectivas si se introduce una etapa de interrupción de temperatura baja, por ejemplo, el proceso de la presente invención se introduce para. el - tratamiento (designado como un tratamiento T6I6. En este caso, la aleación ha sido : (a) envejecida únicamente durante 2.5 horas a una temperatura de 150°C; (b) templada en un templador; (c) mantenida a una temperatura de 65°C durante 500 horas; (d) re-envejecida a una temperatura de 150°C.
El endurecimiento pico ahora se logra en el tiempo más corto de 40 horas y ha sido incrementado a 144 VH . Tal como se indicó, la linea sólida de la figura 2 (rombos rellenos) es la respuesta de envejecimiento para la aleación Al-4Cu envejecida convencionalmente a una temperatura de 150 °C de acuerdo con el tratamiento térmico Tc . Las lineas punteadas, en el diagrama principal muestran la respuesta de enve ecimiento a una temperatura Tc después de un templado de interrupción y la interrupción de TB mantenida a una temperatura de 65°C. El re-envejecimiento c fue en cada una de las temperaturas de 130°C (triángulos) y 150 °C (cuadrados) . El diagrama del recuadro muestra el trazo de la respuesta de envejecimiento para el mantenimiento de interrupción a 65°C, siendo representado esto por la linea punteada vertical en el diagrama principal . La figura 3, muestra ejemplos de micrográficas desarrolladas en el templado T6 y T6I6 de la aleación Al-4Cu tal como se describe con referencia a la figura 2. La variación en micro-estructuras del procesamiento T6 y T6I6 mostrado en la figura 3, se considera representativa de la diferencia en la estructura desarrollada en todas las aleaciones de aluminio que se . pueden endurecer por envejecimiento procesadas en una forma similar. Tal como se muestra en la figura 3, el proceso T6I6 da como resultado micro-estructuras que tienen una densidad de precipitado superior y un tamaño de precipitado más fino que el material envejecido pico que resulta del procesamiento T6. La figura 4, muestra para la aleación Al-4Cu, tratada como se describió con referencia a la figura 2, el efecto de los rangos de enfriamiento desde la primera temperatura de envejecimiento TA, en la respuesta de envejecimiento desarrollada en el periodo de envejecimiento de temperatura baja (TB) . Aquí se observa que se puede ganar algún beneficio mediante el uso de agua fría u otros medios de enfriamiento adecuados para la aleación en particular. Más específicamente, la figura 4 muestra el efecto de rango de enfriamiento procedente de la temperatura de envejecimiento de 150°C (TA) en la respuesta de interrupción de temperatura baja para Al-4Cu. Los rombos rellenos son para una extinción en agua a una temperatura de -65°C, los cuadrados abiertos son para un templado en agua fria a una temperatura de -15°C y los triángulos rellenos para un templado en una mezcla de templado de etilénglicol, etanol, NaCl y agua a una temperatura de -10°C. El efecto mostrado en la figura 4, varía de aleación en aleación. Los ejemplos de incrementos en endurecimiento, en respuesta al endurecimiento por envejecimiento aplicando el tratamiento T6I6 de acuerdo con la presente invención, se muestran en la tabla 1 para un rango de aleaciones, así como ejemplos seleccionados de variantes de los tratamientos estándar. Las propiedades de tensión típica desarrolladas en respuesta al endurecimiento por envejecimiento T6I6 de acuerdo la presente invención, se muestran en la tabla 2. En cada una de las tablas 1 y 2, se presentan los valores T6 correspondientes para cada aleación. En la mayoría de los casos, se observará a partir de la tabla 2, que la ductilidad tal como se mide mediante el porcentaje de alargamiento después de la falla, es ya sea un poco cambiada o incrementada, aunque esto depende de la aleación. También se debe observar que no existe efecto perjudicial ya sea para la tenacidad de la fractura o resistencia a la fatiga con e tratamiento T6I6- TABLA 1 COMPARACIÓN DE VALORES DE ENDURECIMIENTO MÁXIMO OBTENIDOS UTILIZANDO TRATAMIENTOS POR ENVEJECIMIENTO T6I6 Y VARIANTES SELECCIONADAS TABLA 2 COMPARACION DE VALORES DE REFUERZO OBTENIDOS UTILIZANDO TRATAMIENTOS DE ENVEJECIMIENTO T6 Y T6I6 Ilegible El valor ?6 para 2090 puede ser anormalmente bajo; por lo tanto se incluyen los valores T8I típicos . **valores tomados de "Smlthells Reference Biik", 7o edición de E.A. Brandes y G.B. Book, 1998. ## valores tomados de " ASM Metals Reference Handbook", 9o edición Vol.2, Properties & Selection: Nonferrous Alloys and Puré Metals ASM, 1997. xx tales valores, que dependen de la simetría del espécimen y procesamiento específico. Nota: todos los datos descritos anteriormente fueron ganados del promedio de tres pruebas de tensión por separado, excepto en donde se indica de otra manera . La deformación de falla en la comparación de la tabla 2 para la aleación de molde 357, parece ser inconsistente con otros datos presentados. Sin embargo, se debe observar que el lote de prueba del cual se tomaron estas muestras, normalmente exhibe niveles1 de deformación entre 1 y 8%, con una media de -4.5%. Por lo tanto, se debe considerar que los valores presentados para los templados T6 y T6I6 en la aleación 357, son efectivamente equivalentes . La tabla 3, muestra valores de endurecimiento típicos asociados con el envejecimiento pico T6, y el endurecimiento máximo desarrollado durante la etapa (d) para la condición T6I6 de las aleaciones diversas. La tabla 3, también muestra el tiempo de la primera temperatura de envejecimiento durante la etapa (a) y el endurecimiento típico al final de la etapa (a) . Además, la tabla 3 muestra para cada aleación el incremento aproximado en endurecimiento durante todo el mantenimiento TB de la etapa (c) , así como el incremento en endurecimiento durante el mantenimiento TB, ?? o 01 01 GG CD CP 3 co ) CP d (?- flj co rt- d TABLA 3 VALORES DE ENDURECIMIENTO PICO T6 & T6I6 RELACIONADOS CON LOS CP o INCREMENTOS DE MANTENIMIENTO DE INTERRUPCIÓN TB ( ETAPA (C)). Ile ible tu r oo co o ? O. H- Hi CP D rr CD O ?1 ? O U1 O OI La figura 5 corresponde a la figura 2, pero se relaciona con la aleación 2014, nuevamente con un mantenimiento de interrupción a una temperatura de 65°C. La aleación 2014 fue envejecida de acuerdo con el templado T6I6, después de una solución benigna tratada a una temperatura de 505°C durante 1 hora. El trazo del recuadro muestra un mantenimiento de interrupción a una temperatura de 65°C, representada mediante la linea vertical punteada en el diagrama principal . La figura 6, ilustra cuevas de endurecimiento respectivas para la aleación Al-Cu-Mg-Ag para un templado T6 convencional (triángulos) y un templado T6I6 de acuerdo con la presente invención (cuadrados) . La aleación, específicamente Al-5.6Cu-0.45Mg-0.45Ag-0.3Mn- 0.18Zr fue una solución tratada a una temperatura de 525°C durante 8 horas. La curva T6 (triángulos) aplica para la aleación envejecida a una temperatura de 185°C, mientras que la curva T6I6 (cuadrados abiertos) aplica para la aleación envejecida inicialmente a una temperatura de 185°C, mantenida durante una interrupción a una temperatura de 25°C, y reenvejecida a una temperatura de 185°C. La figura 7, muestra que el endurecimiento de la aleación durante las interrupciones respectivas, mantiene (etapa (C) ) cada una a una temperatura de 25°C, pero . con niveles de subenvej ecimiento respectivos, tal - como se representa con la curva sólida. La figura 8, para la aleación Al-Cu-Mg-Ag muestra el efecto de rango de enfriamiento a partir de la temperatura de enve ecimiento en la respuesta de interrupción, con la interrupción mantenida nuevamente a una temperatura de 25°C. La figura 8, muestra el efecto del rango de enfriamiento a partir de la temperatura de tratamiento de la solución en la respuesta de interrupción de baja temperatura para Al-5.6Cu- 0 , 45Mg- 0.45Ag- 0.3Mn-0.18Zr. Los rumbos muestran la respuesta cuando el templado a partir de la primera temperatura del tratamiento de envejecimiento (TA) fue llevado a cabo en el templador enfriado, los triángulos representan la respuesta de interrupción cuando la muestra fue naturalmente enfriada en aceite caliente procedente de la primera temperatura de envejecimiento.
La figura 9, para la aleación Al-Cu-Mg-Ag muestra el efecto de la regresión que puede ocurrir cuando se recalienta hasta la temperatura de envejecimiento final Tc. Para este caso, el tiempo de la primera temperatura de envejecimiento durante la etapa (a) y el endurecimiento típico al final de la etapa (a) son idénticos. Más específicamente, la figura 9 muestra el efecto de un rango de templado más bajo a partir de la temperatura de tratamiento de la solución de 525°C en la aleación 5.6Cu- 0. 5Mg-0. 5Ag-0.3Mn-0.18Zr . El material fue templado en agua de la llave a temperatura ambiente, envejecido 2 horas a una temperatura de 185°C, interrumpido a una temperatura - de 65°C durante 7 días . Cuando se recalentó a una temperatura de 185°C (rombos) el endurecimiento regresó antes, a diferencia de la respuesta mostrada en la figura 6. En este caso, las propiedades superiores se ganan a través del uso de una temperatura de reenvejecimiento de 150°C (círculos), en donde posteriormente no se afecta por la regresión. La tabla 3 también muestra una temperatura Tc de 150°C en lugar de 185°C, que es adecuada para lograr el refuerzo máximo.
La figura 10 corresponde a la figura 2, aunque se relaciona con la aleación 2090. La figura 10 muestra la comparación de las curvas de envejecimiento T6 y T6I6 para la aleación 2090. La aleación fue una. solución tratada a una temperatura de 540°C durante 2 horas. El envejecimiento T6 fue a una temperatura de 185°C. Para el tratamiento T6I6, la aleación fue envejecida a una temperatura de 185°C durante 8 horas, mantenida a una temperatura de 65°C durante la interrupción (trazo del recuadro), y reenvejecida a una temperatura de 150°C. La figura 11, muestra la figura T6I6 para la aleación 8090. La aleación fue tratada con solución durante 2 horas a una temperatura de 540oC, templada y envejecida a una temperatura de 185°C durante 7.5 horas, mantenida a una temperatura de 65°C durante la interrupción (trazo del recuadro) , y reenvejecida a una temperatura de 150°C. La figura 12, muestra un ejemplo de la curva T9I6 para la aleación 8090, en donde se a aplicado trabajo en frío inmediatamente después de la etapa (b) , y directamente antes de la etapa (c) , antes de continuar con el envejecimiento de acuerdo con la presente invención.
Específicamente, la aleación fue envejecida durante 8 horas a una temperatura de 185°C, templada, trabajada en frío al 15%, mantenida a una temperatura de 65°C durante la interrupción (trazo del recuadro) y reenvejecida a una temperatura de 150 °C. Aquí se., debe observar que la respuesta de interrupción no fue tan grande como en la condición T6I6 mostrada en la figura 11. La figura 13, muestra una comparación de ejemplo de las curvas T8 y ?8?6 para la aleación 8090, en donde el trabajo en frío a sido aplicado inmediatamente después del tratamiento con la solución y templado, pero antes de cualquier envejecimiento artificial. Para el tratamiento T8, la aleación fue tratada con solución a una temperatura de 560°C, templada y envejecida a una temperatura de 185°C. Para el tratamiento T8I6, la aleación tratada con solución fue envejecida durante 10 minutos a una temperatura de 185°C, mantenida a una temperatura de 65°C durante el tratamiento de interrupción (trazo del recuadro) , y posteriormente envejecida a una temperatura de 150°C.
Las figuras de la 14 a la 17, muestran comparaciones de ejemplo entre las curvas de endurecimiento T6 y las curvas de endurecimiento T6I6 para. las aleaciones 6061,06013, 6061+Ag, 6013Ag, respectivamente. En el caso de la figura 14, la aleación 6061 fue tratada con solución durante 1 hora a una temperatura de 540°C. El envejecimiento T6 (rombos rellenos) fue a una temperatura de 177°C, mientras que el envejecimiento T6I6 (rombos abiertos) fue a una temperatura de 177°C durante 1 hora, templada, mantenida a una temperatura de 65 °C durante el tratamiento de interrupción, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. Con la figura 15, la aleación 6013 fue tratada con solución durante 1 hora a una temperatura de 540°C. el envejecimiento T6 (rombos rellenos) fue a una temperatura de 177°C. El envejecimiento T6I6 (rombos abiertos) fue a una temperatura de 177 °C durante 1 hora, templada, mantenida a una temperatura de 65 °C durante el tratamiento de interrupción, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. la figura 15, también representa los resultados que se pueden obtener con las aleaciones 6056 y 6082 bajo condiciones T6I6 y similares debido a la similitud de composición. La figura 16, muestra los resultados para la aleación 6061+Ag, tratada con solución durante 1 hora a una temperatura de 540°C. El envejecimiento T6 (rombos rellenos) fue a una temperatura de 177°C. El envejecimiento T6I6 (rombos abiertos) fue a una temperatura de 177°C durante 1 hora, templada, mantenida a una temperatura de 65°C durante el tratamiento de interrupción, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. Con la figura 17, los resultados son para la aleación 6013+Ag, tratada con solución durante 1 hora a una temperatura de 540°C. El envejecimiento T6 (rombos rellenos) fue a una temperatura de 177°C. El envejecimiento T6I6 (rombos abiertos) fue a una temperatura de 177°C durante 1 hora, templada, mantenida a una temperatura de 65°C durante el tratamiento de interrupción, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. La figura 18, muestra la ..curva T6I6 para la aleación 6061+20%SiC. Esta aleación fue tratada con solución durante 1 hora a una temperatura de 540°C. El envejecimiento T6I6 fue a una temperatura de 177°C durante 1 hora, templada, mantenida a una temperatura de 65°C durante el tratamiento de interrupción, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. Las figuras de la 19 a la 22 muestran trazos respectivos para el paso de mantenimiento de interrupción de la etapa (c) para cada, una de las aleaciones 6061, 6013, 6061+Ag,~ 6013+Ag, como una función de la temperatura de mantenimiento de interrupción, TB . En cada caso, la aleación respectiva fue envejecida 1 hora antes del tratamiento de interrupción a temperaturas de 45°C (asteriscos), 65°C (cuadrados) y 80°C ( triángulos ) . La figura 23, muestra el efecto del 25% de trabajo en frió inmediatamente después de la etapa (b) antes de la interrupción en el paso de interrupción. Las aleaciones a las que se refiere la figura 23, son 6061 (rombos), 6061+Ag (cuadrados), 6013 (triángulos) y 6013+Ag (circuios), manteniendo la . temperatura de interrupción TB a 65°C para los rombos sólidos, cuadrados, triángulos y circuios y a 45°C para aquellos símbolos mostrados en forma abierta. La figura 24, muestra ejemplos de los tratamientos T6I6 y T6I76, como se aplican a la aleación 7050. En cada caso, la aleación fue tratada con solución a una temperatura de 485°C, templada, envejecida, a una temperatura de 130°C, templada con tratamiento de interrupción a una temperatura de 65°C (trazo del recuadro), posteriormente reenvejecida a una temperatura de 130°C (rombos), o a 160°C (triángulos) . Se debe observar que el endurecimiento pico para la condición T6 es de 213 VHN . Las figuras 25 y 26, muestran ejemplos de los tratamientos térmicos T6I6 para las aleaciones 7075 y 7075+Ag (similar a la aleación AA-7009), respectivamente. Cada aleación fue tratada con solución a una temperatura de 485°C durante 1 hora, templada, envejecida durante 0.5 horas a una temperatura de 130°C, con una interrupción a una temperatura de 35°C, y reenvejecida a una temperatura de 100°C. La figura 27, muestra el efecto de la temperatura en la etapa de interrupción de la presente invención, respectivamente para cada aleación 7075 y 7075+Ag. El trazo superior se relaciona con la aleación 7075 y el trazo inferior se relaciona con la aleación 7075+Ag. En cada caso, el paso de interrupción de baja temperatura fue a 25°C (rombos), 45°C (cuadrados) ó 65°C (triángulos) . Se debe observar que con cada aleación existe una diferencia en comportamiento entre la temperatura de 25°C y las temperaturas de interrupción ligeramente superiores de 45°C y 65°C. La figura 28, muestra una comparación de ejemplo de las curvas de envejecimiento T6 y T6I6, para una aleación Al-8Zn-3Mg con una interrupción mantenida a una temperatura de 35°C. El templado T6 fue a una temperatura de 150°C y se muestra con los rombos rellenos, mientras que el templado T6I6 se muestra con los rombos abiertos. La aleación T6I6 - fue tratada con solución a una temperatura de 480 "Cdurante 1 hora, templada, envejecida a una temperatura de 150 °C durante 20 minutos, templada, con tratamiento de interrupción a una temperatura de 35°C y reenvejecida a una temperatura de 150°C. el trazo del recuadro muestra la respuesta de envejecimiento durante el mantenimiento de interrupción de la etapa (c) . La figura 29, exhibe la curva de envejecimiento T6I6 para la aleación AL-6Zn-2Mg-0.5Ag (interrupción mantenida a una temperatura de 35°C), en donde el paso de interrupción se incluye dentro del contexto en el trazo de envejecimiento en una escala de tiempo lineal. En este caso, la aleación fue tratada con solución durante 1 hora a una temperatura - de 480°C, templada, posteriormente envejecida durante 45 minutos a una temperatura de 150°C, templada, con tratamiento de interrupción a una temperatura de 35°C, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. Los cuadrados abiertos representan el paso de interrupción. Las figuras 30 y 31 exhiben comparaciones de ejemplo de las curvas de enve ecimiento T6 y T6I6 para cada una de las aleaciones de moldeo 356 y 357. La aleación 356 a la cual se relaciona la figura 30, fue tratada con solución a una temperatura de 520 °C durante 24 horas y templada. Para el tratamiento T6I6, la aleación fue envejecida durante 3 horas a una temperatura de 177°C, templada, con tratamiento de interrupción a una temperatura de 65°C, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. La aleación 356 fue a partir de un lingote de aluminio secundario, moldeo en arena sin modificadores o aceradores . La aleación de la aleación 357 fue tratada con solución a una temperatura de 545°C durante 16 horas, templada en agua a una temperatura de 65°C, y enfriada rápidamente a temperatura ambiente. Para el tratamiento T6, la aleación de la aleación 357 fue envejecida a una temperatura de 177°C. Para el templado T6I6, la aleación 357 fue envejecida durante 20 minutos a una temperatura de 177°C, templada, con tratamiento de interrupción a una temperatura de 65°C, y reenvejecida a una temperatura de 150°C. La aleación 357 fue moldeada en un molde permanente de alta calidad con aceradores y modificador Sr. La tabla 4, proporciona un ejemplo de los valores de comparación de tenacidad de fractura, que compara los templados T6 y T6I6 de las diversas aleaciones . TABLA 4 COMPARACIÓN DE EJEMPLO DE TENACIDAD DE CAPTURA DE LAS ALEACIONES SELECCIONADAS Se debe observar que todas las pruebas se llevaron a cabo en la orientación de s-1 en muestras probadas de acuerdo con el estándar ASTM E1304-89, "Método de prueba Estándar Para Tenacidad de Captura de Deformación Plana (Chevron Notch) de Materiales ecánicos" Las figuras 32 y 33 muestran comparaciones ejemplo del comportamiento de tolerancia de tenacidad de fractura/daño para las aleaciones 6061 y 8090 probadas en la orientación s-1 para cada una de las condiciones T6 y T6I6. La figura 34, exhibe una comparación de ejemplo de la vida de fatiga de la aleación 6061 envejecida ya sea para los templados T6 ó T6I6, que indica que la vida de . fatiga no se ve afectada en forma potencial por los incrementos en refuerzo. Finalmente, queda entendido que se pueden introducir diversas alteraciones, modificaciones y/o adiciones en las construcciones y ajustes de las partes previamente descritas, sin salirse del espíritu y ámbito de la presente invención.

Claims (25)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en. las siguientes REIVINDICAC ONES 1. El proceso para el tratamiento térmico de una aleación de aluminio que se puede endurecer por envejecimiento que tiene elementos de aleación en solución sólida en donde _el proceso incluye las etapas de: (a) mantener la aleación durante un tiempo relati amente corto a una temperatura elevada TA adecuada para el envejecimiento de la aleación; (b) enfriar la aleación de la temperatura TA en un rango suficientemente rápido hasta una - temperatura inferior para que se detenga subs tancialmente la precipitación primaria de los elementos solubles; (c) mantener la aleación a una temperatura TB durante un tiempo suficiente para lograr un nivel adecuado de nucleación secundaria o precipitación continua de los elementos solubles; y (d) calentar la aleación a una temperatura la cual es, lo suficientemente cercana, o mayor a la temperatura TA y mantenerla durante un periodo de tiempo adicional suficiente a la temperatura Tc para lograr un refuerzo substancialmente máximos
  2. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde las etapas (c) y (d) son sucesivas.
  3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, en donde existe poco o nada de calentamiento aplicado en la etapa (c) .
  4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde las etapas (c) y (d) se combinan a través del uso de ciclos de calentamiento adecuadamente controlados en donde la etapa (c) utiliza un rango de calentamiento, a la temperatura Tc, la cual es lo suficientemente baja para proporcionar la nucleación secundaria o precipitación para la etapa (c) a una temperatura relativamente más baja que la temperatura final. Tc.
  5. 5. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la aleación pasa por un endurecimiento por envejecimiento o refuerzo adicional hasta niveles superiores relativos al endurecimiento por envejecimiento y refuerzo que se puede obtener para la misma aleación sometida a un templado normal T6.
  6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, en donde la aleación se somete a deformación mecánica después del tratamiento con solución, pero antes de la etapa (a) .
  7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en donde la aleación se somete a deformación mecánica después de la etapa (b) pero antes de la etapa (c) .
  8. 8. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde la aleación se somete a deformación mecánica durante la etapa (c) .
  9. 9. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en donde se aplica deformación termomecánica .
  10. 10. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en donde se aplica deformación mecánica junto con enfriamiento rápido.
  11. 11. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 5 a 10, en donde la aleación es envejecida a TA directamente después de la fabricación o moldeo sin la etapa independiente de tratamientos con solución.
  12. 12. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el endurecimiento final se incrementa de al menos el 10 al 15%, en forma relativa a los niveles de endurecimiento que se pueden obtener con un tratamiento térmico T6 convencional.
  13. 13. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el refuerzo de proyección final (0.2% a prueba de tensión) se incrementa al menos del - 5 al 10%, en forma relativa a los niveles de refuerzo que se pueden obtener con un tratamiento térmico T6 convencional.
  14. 14. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la resistencia a la tensión se incrementa al menos del 5 al 10%, en forma relativa a los niveles de tensión que se pueden obtener con un tratamiento térmico T6 convencional.
  15. 15. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 14, en donde la aleación es una adecuada para el templado ?ß, y en donde la etapa (a) se lleva a cabo a una temperatura TA la cual es la misma, o cercana a la que se utiliza en la etapa de envejecimiento de un templado T6 convencional para dicha aleación, con el tiempo a ala temperatura TA significativamente menor al que se utiliza para la etapa de envejecimiento del templado T6.
  16. 16. El proceso de conformidad con la reivindicación 15, en donde el tiempo a la temperatura TA es para . lograr desde aproximadamente el 50% hasta aproximadamente el 95% de refuerzo máximo obtenible mediante el envejecimiento total T6 convencional.
  17. 17. El proceso de con ormidad con la reivindicación 15, en donde el tiempo a la temperatura TA es para lograr desde aproximadamente el 85% hasta aproximadamente el 95% de refuerzo máximo obtenible mediante el envejecimiento total T6 convencional.
  18. 18. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones de la 15 a la 17, en donde el tiempo a la temperatura TA es desde varios minutos hasta al menos 8 horas .
  19. 19. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, en donde el tiempo a la temperatura TA es desde varios minutos hasta aproximadamente 8 horas .
  20. 20. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, en donde el tiempo a la temperatura TA es desde 1 hasta 2 horas.
  21. 21. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en donde el enfriamiento del paso (b) es templado en un fluido .
  22. 22. El proceso de conformidad con la reivindicación 21, en donde se utiliza un liquido como el medio de templado.
  23. 23. El proceso de conformidad con la reivindicación 22, en donde se utiliza agua fría como el medio de templado.
  24. 24. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en donde en donde el templado es a una temperatura que fluctúa desde temperatura ambiente hasta aproximadamente -10°C.
  25. 25. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 24, en donde la temperatura TB esta dentro del rango desde aproximadamente -10 °C hasta aproximadamente 120°C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPR360801A0 (en) 2001-03-08 2001-04-05 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Heat treatment of age-hardenable aluminium alloys utilising secondary precipitation
US6925352B2 (en) 2001-08-17 2005-08-02 National Research Council Of Canada Method and system for prediction of precipitation kinetics in precipitation-hardenable aluminum alloys
US8323425B2 (en) 2008-03-05 2012-12-04 GM Global Technology Operations LLC Artificial aging process for aluminum alloys
US8728258B2 (en) * 2008-06-10 2014-05-20 GM Global Technology Operations LLC Sequential aging of aluminum silicon casting alloys
US8168015B2 (en) 2008-10-23 2012-05-01 GM Global Technology Operations LLC Direct quench heat treatment for aluminum alloy castings
JP5626956B2 (ja) * 2009-10-22 2014-11-19 日本碍子株式会社 析出硬化型合金薄帯の製造装置、冷却ロール及び析出硬化型合金薄帯の製造方法
CN102534324B (zh) * 2012-02-28 2014-07-16 北京工业大学 一种高锌高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金热处理工艺
DE102012008245B4 (de) * 2012-04-25 2020-07-02 Audi Ag Verfahren zum Aushärten eines Bauteils
EP2712942B1 (en) * 2012-09-27 2017-11-01 Hydro Aluminium Rolled Products GmbH Method and apparatus for thermally treating an aluminium workpiece and aluminium workpiece
EP2770071B9 (de) 2013-02-21 2020-08-12 Hydro Aluminium Rolled Products GmbH Aluminiumlegierung zur Herstellung von Halbzeugen oder Bauteilen für Kraftfahrzeuge, Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungsbands aus dieser Aluminiumlegierung sowie Aluminiumlegierungsband und Verwendungen dafür
JP6483276B2 (ja) * 2014-12-09 2019-03-13 ノベリス・インコーポレイテッドNovelis Inc. 7xxx系合金の時効時間の低減
DE102014018660A1 (de) 2014-12-13 2015-06-18 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils
EP3289111B1 (en) 2015-04-28 2021-06-02 Consolidated Engineering Company, Inc. System and method for heat treating aluminum alloy castings
KR101756016B1 (ko) * 2016-04-27 2017-07-20 현대자동차주식회사 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 합금의 열처리 방법
EP3294918B8 (en) 2016-08-04 2019-02-27 Indian Institute of Technology, Bombay Four-step thermal aging method for improving environmentally assisted cracking resistance of 7xxx series aluminium alloys
CN108655668B (zh) * 2018-04-28 2020-06-19 武汉理工大学 铝合金拼焊板成形加工工艺
RU2707114C1 (ru) * 2019-04-29 2019-11-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из термоупрочняемых Al-Cu-Mg-Ag сплавов
CN113699471A (zh) * 2021-09-07 2021-11-26 西北工业大学 一种aa2195铝锂合金的断续时效处理方法
CN115896654A (zh) * 2022-12-19 2023-04-04 湖南中创空天新材料股份有限公司 一种快速获得铝合金自然时效力学性能的热处理方法
CN116732374B (zh) * 2023-06-15 2023-12-01 湘潭大学 一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法及6061铝合金

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108520A (en) 1980-02-27 1992-04-28 Aluminum Company Of America Heat treatment of precipitation hardening alloys
SU933789A1 (ru) * 1980-11-11 1982-06-07 Филиал Научно-исследовательского института приборов Способ обработки сплавов на основе алюмини
JPS59226197A (ja) * 1983-06-07 1984-12-19 Yoshida Kogyo Kk <Ykk> アルミニウム合金の模様付け表面処理方法
WO1987000206A1 (en) 1985-07-08 1987-01-15 Allied Corporation High strength, ductile, low density aluminum alloys and process for making same
US5076859A (en) 1989-12-26 1991-12-31 Aluminum Company Of America Heat treatment of aluminum-lithium alloys
GB9107875D0 (en) 1991-04-12 1991-06-05 Alcan Int Ltd Improvements in or relating to aluminium alloys
JPH07197219A (ja) 1993-12-28 1995-08-01 Furukawa Electric Co Ltd:The 成形用アルミニウム合金板材の製造方法
WO1995024514A1 (en) 1994-03-10 1995-09-14 Reynolds Metals Company Heat treatment for thick aluminum plate
ATE198915T1 (de) * 1994-09-06 2001-02-15 Alcan Int Ltd Wärmebehandlungsverfahren für blech aus aluminium-legierung
FR2726007B1 (fr) * 1994-10-25 1996-12-13 Pechiney Rhenalu Procede de fabrication de produits en alliage alsimgcu a resistance amelioree a la corrosion intercristalline
GB9424970D0 (en) 1994-12-10 1995-02-08 British Aerospace Thermal stabilisation of Al-Li alloy
TW297839B (en) 1995-05-02 1997-02-11 Shenq-Long Lii Heat treatment of Al-Si-Mg cast alloys
JP3848707B2 (ja) * 1996-09-04 2006-11-22 日本特殊陶業株式会社 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体の製造方法

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Publication number Publication date
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