一种提升铝合金强度及热稳定性的时效工艺的制作方法

1.本发明属于变形铝合金材料制备领域，尤其涉及一种提升铝合金强度及热稳定性的时效工艺。


背景技术：

2.随着对汽车节能环保、轻量化和高机动性的要求，汽车轻量化发展迅速。铝合金具有强度适中、质量轻，易成型等特点，适用于汽车轻量化设计，目前汽车门槛用6082铝合金的性能要求为：t6的性能符合：抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥320mpa、延伸率≥10％；短期热稳定205℃*1h后的性能符合：抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥320mpa、延伸率≥10％；长期热稳定150℃*1000h后的性能符合：抗拉强度≥290mpa、屈服强度≥265mpa、延伸率≥10％，而现有的6082合金普通工艺无法达到上述要求，且现有工艺的成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种提升铝合金强度及热稳定性的时效工艺，使得6082铝合金同时满足抗拉强度、屈服强度和热稳定性的要求且成本低廉。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
4.本发明实施例提供了一种提升铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
5.步骤s1，在135～145℃下对铝合金进行一级时效处理2～4h，再冷却至50℃以下，所述一级时效的升温速率为2～3℃/min；
6.步骤s2，在170～180℃下对步骤s1中冷却后的铝合金进行二级时效处理6.5～7.5h，再冷却至50℃以下，所述二级时效的升温速率为2～3℃/min。
7.进一步地，步骤s1中，在140℃下对铝合金进行一级时效处理3h，再冷却至50℃以下，所述一级时效的升温速率为2.5℃/min。
8.进一步地，步骤s2中，在175℃下对铝合金进行二级时效处理7h，再冷却至50℃以下，所述二级时效的升温速率为2.5℃/min。
9.进一步地，所述冷却方式为风冷，冷却速率为1～2℃/min。
10.进一步地，所述冷却方式为风冷，冷却速率为1.5℃/min。
11.进一步地，所述铝合金是6082铝合金。
12.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
13.1)本发明中铝合金在一级时效过程和二级时效过程之间进行冷却，进而铝合金的一级时效过程和二级时效过程可分开进行，从而实现与其他产品合炉生产，能够大大降低生产成本。
14.2)本发明中铝合金产品在时效工艺处理后，其抗拉强度、屈服强度及延伸率分别满足：抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥320mpa、延伸率≥10％；其短期热稳定加热后的性能满足：抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥320mpa、延伸率≥10％，长期热稳定加热后的性能满
足：抗拉强度≥290mpa、屈服强度≥265mpa、延伸率≥10％，均能够满足实际使用要求。
具体实施方式
15.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。
16.本发明实施例提供了一种提升铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
17.步骤s1，在135～145℃下对铝合金进行一级时效处理2～4h，例如温度可以为135℃、137℃、139℃、141℃、143℃、145℃等，时间可以为2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4h等，再冷却至50℃以下，例如可以为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃等，所述一级时效的升温速率为2～3℃/min，例如可以为2℃/min、2.2℃/min、2.4℃/min、2.6℃/min、2.8℃/min、3℃/min等；
18.步骤s2，在170～180℃下对步骤s1中冷却后的铝合金进行二级时效处理6.5～7.5h，例如温度可以为170℃、172℃、174℃、176℃、178℃、180℃等，时间可以为6.5h、6.7h、6.9h、7.1h、7.3h、7.5h等，再冷却至50℃以下，例如可以为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃等，所述二级时效的升温速率为2～3℃/min，例如可以为2℃/min、2.2℃/min、2.4℃/min、2.6℃/min、2.8℃/min、3℃/min等。
19.进一步地，步骤s1中，在140℃下对铝合金进行一级时效处理3h，再冷却至50℃以下，所述一级时效的升温速率为2.5℃/min；
20.进一步地，步骤s2中，在175℃下对铝合金进行二级时效处理7h，再冷却至50℃以下，所述二级时效的升温速率为2.5℃/min。
21.进一步地，所述冷却方式为风冷，冷却速率为1～2℃/min，例如可以为1℃/min、1.2℃/min、1.4℃/min、1.5℃/min、1.6℃/min、1.8℃/min、2.0℃/min等。
22.进一步地，所述冷却方式为风冷，冷却速率为1.5℃/min。
23.进一步地，所述铝合金是6082铝合金。
24.6082铝合金淬火后的过饱和固溶体的分解过程包括：α
′→
针状gp区
→
β
″→
β
′→
β(mg2si)，因此时效过程中产生的析出相是铝合金强度增加的关键因素，通过优化析出相的类型及其弥散程度，以提升6082铝合金性能。
25.本技术采用第一级低温时效，使铝基体中产生大量细小弥散的形核gp区，然后采用第二级高温时效，使得形核gp区逐渐形成大量弥散的β
″
相，以提高铝合金的抗拉强度、屈服强度及热稳定性的性能。
26.本发明对比例及实施例中，对6082铝合金进行时效工艺前进行预处理，预处理包括以下步骤：
27.步骤1，挤压：采用挤压机对铝合金铸棒进行挤压，设置挤压出口温度为540℃,挤压比为21,挤压速度为5m/min；
28.步骤2，固溶处理：对挤压后的铝合金进行在线喷淋冷却,经水冷后的铝合金温度为30℃；
29.步骤3，拉直：将经固溶处理后的铝合金铸棒进行拉直处理。
30.将预处理后的铝合金进行时效工艺处理，以下通过具体实例进一步描述本发明：
31.实施例1
32.一种提升6082铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
33.在140℃下对铝合金进行一级时效处理3h，再风冷至40℃，所述一级时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min；然后在175℃下对铝合金进行二级时效处理7h，再风冷至40℃，所述二级时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min。
34.实施例2
35.一种提升6082铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
36.在135℃下对铝合金进行一级时效处理2h，再风冷至30℃，所述一级时效的升温速率为2℃/min，冷却速率为1℃/min；然后在170℃下对铝合金进行二级时效处理6.5h，再风冷至30℃，所述二级时效的升温速率为2℃/min，冷却速率为1℃/min。
37.实施例3
38.一种提升6082铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
39.在145℃下对铝合金进行一级时效处理4h，再风冷至50℃，所述一级时效的升温速率为3℃/min，冷却速率为2℃/min；然后在180℃下对铝合金进行二级时效处理7.5h，再风冷至50℃，所述二级时效的升温速率为3℃/min，冷却速率为2℃/min。
40.对比例1
41.一种提升6082铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
42.在185℃下对铝合金进行时效处理7h，再风冷至50℃，所述时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min。
43.对比例2
44.一种提升6082铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
45.在140℃下对铝合金进行一级时效处理1h，再风冷至40℃，所述一级时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min；然后在175℃下对铝合金进行二级时效处理7h，再风冷至40℃，所述二级时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min。
46.对比例3
47.一种提升6082铝合金强度及热稳定性的时效工艺，包括以下步骤：
48.在140℃下对铝合金进行一级时效处理3h，再风冷至40℃，所述一级时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min；然后在165℃下对铝合金进行二级时效处理7h，再风冷至40℃，所述二级时效的升温速率为2.5℃/min，冷却速率为1.5℃/min。
49.对实施例1-3及对比例1-3提供的铝合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率进行评价。具体地，选取相同质量的实施例1-3及对比例1-3所制得的铝合金成品作为试样，各组实施5个试样，根据《iso6892-1:2009金属材料拉伸试验》标准提供的方法对铝合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率进行测试。
50.热稳定性处理过程为：使用时效电炉对经实施例1-3及对比例1-3中时效工艺处理后的铝合金进行热稳定加热，首先进行短期热稳定加热，短期热稳定加热温度为205℃，时间为1h，再经长期热稳定加热，长期热稳定加热温度为150℃，时间为1000h，然后根据《iso6892-1:2009金属材料拉伸试验》标准提供的方法对经热稳定加热后的铝合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率进行测试。实施例1-3及对比例1-3所制得的铝合金的具体测试参
数详见下表1和表2。
51.表1实施例1-3及对比例1-3各项性能测试表
[0052][0053]
表2实施例1-3及对比例1-3经热稳定加热后的铝合金的各项性能测试表
[0054]
[0055][0056]
结果表明，对比例1中，仅采用一级时效工艺处理的6082铝合金，其抗拉强度和屈服强度的性能不稳定，从对比例2和对比例3中可以看出，一级时效工艺的时间和二级时效的温度均对6082铝合金的性能产生较大影响，均无法同时满足抗拉强度和屈服强度及短期热稳定、长期热稳定处理后的抗拉强度和屈服强度的要求，而实施例1-3中的铝合金产品在时效工艺处理后，其抗拉强度、屈服强度及延伸率均能够确保满足：抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥320mpa、延伸率≥10％，且经热稳定加热后，6082铝合金的短期热稳定性能和长期热稳定性能均满足使用要求，其中，短期热稳定加热后的性能为：抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥320mpa、延伸率≥10％，长期热稳定加热后的性能为：抗拉强度≥290mpa、屈服强度≥265mpa、延伸率≥10％。
[0057]
实施例1-3中的铝合金性能稳定、能够满足客户的使用需求。
[0058]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。