进行详细说明。
[0038]实施例1
[0039]参见附图1，一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备，所述设备包括加热系统、冷却系统、保温层3、温度控制装置6 ;所述加热系统与冷却系统之间通过保温层3连接，所述保温层3上设有供容置待处理工件的容槽5，工件11插装在所述容槽中，一端处于加热系统中，另一端处于冷却系统中，在工件11的外表面设有一密封圈2，所述密封圈2处于冷却系统中，且密封，2与保温层3上设置的容槽5的一端接触，实现工件11、容槽5与冷却系统的密封；
[0040]所述加热系统包括加热箱12，所述加热箱12内盛放有加热介质8，加热介质8中设置有与温度控制装置电连接的热电偶4，在加热箱12的底部设置有与温度控制装置6电连接的电加热管7 ；
[0041]所述冷却系统包括冷却箱13、控温循环栗9，所述冷却箱13内设置有冷却介质1，冷却介质1中设置有与温度控制装置6电连接的热电偶4，所述控温循环栗9通过其上设置有流量计10的管道与冷却箱13连通，所述控温循环栗9与温度控制装置6电连接，通过温度控制装置6控制控温循环栗9电源通断；
[0042]本实施例中，所述保温层3为石棉；所述加热介质8为二甲基硅油；所述冷却介质1为水；所述温度控制装置6为多路测温仪；所述密封圈2材质为NBR 丁腈橡胶。
[0043]在使用时，将铝合金工件11插装在保温容槽5中，并使铝合金工件11的一端置于加热介质8中，另一端置于冷却介质1内，在加热系统中，通过加热管7对加热介质8进行加热，通过加热介质8与铝合金工件11的热传递，将铝合金工件11的一端加热；在冷却系统中，通过控温循环栗9控制冷却介质1的温度，通过流量计10来检测和控制冷却介质1的水速；通过热电偶4检测铝合金工件11的表面温度，控温仪6控制加热介质8、控温循环栗9循环的冷却介质1的温度。若热电偶4测得的铝合金工件11的表面温度高于或低于预设值，通过控温仪6调控加热介质8的温度或者控温循环栗9循环的冷却介质1的温度。
[0044]采用实施例1的设备，获得轴向梯度力学性能方法，通过实施例2-4详细说明:
[0045]实施例2
[0046]将长165mm，直径为45mm的7075铝合金棒材在473°C的盐浴炉中固溶2h，水淬，然后置于本发明提供的设备中，工艺参数为:加热介质为二甲基硅油，温度为230°C，冷却介质为水，温度13°C，在铝合金工件表面按40mm间距，均匀密封粘贴热电偶，工件在加热介质中的长度为22_，测得工件表面平均温度为115°C左右，在冷却介质中的长度为12_，测得工件表面平均温度为65°C左右；保温24小时；得到轴向梯度力学性能的铝合金，其力学性能曲线见附图2;
[0047]从图2可以得知，7075铝合金棒材通过本发明提供的方法和设备处理，高温端平均温度115°C /24h后，硬度为203HV，低温端平均温度65°C /24h，硬度为169HV，两端硬度差达到34HV，获得了明显的轴向梯度力学性能。
[0048]实施例3
[0049]将长165mm，直径为45mm的7075铝合金空心管材在473°C的盐浴炉中固溶2h，水淬，然后置于本发明提供的设备中，工艺参数为:加热介质为二甲基硅油，温度为150°C，冷却介质为二甲基硅油，温度13°C，在铝合金工件表面按40mm间距，均匀密封粘贴热电偶，工件在加热介质中的长度为50mm，测得工件表面平均温度为169°C左右，在冷却介质中的长度为7mm，测得工件表面平均温度为123°C左右；保温24小时；得到轴向梯度力学性能的铝合金，其力学性能曲线见附图3;
[0050]从图3可以得知，7075铝合金棒材通过本发明提供的方法和设备处理，高温端平均温度169°C /24h后，硬度为134HV，低温端平均温度123°C /24h，硬度为214HV，两端硬度差达到80HV，获得了明显的轴向梯度力学性能。
[0051]实施例4
[0052]将长165mm，直径为45mm的5A02招合金挤压棒材置于本发明提供的设备中，工艺参数为:加热介质为硝酸钾盐，温度为500°C，冷却介质为水，温度50°C，在铝合金工件表面按40mm间距，均匀密封粘贴热电偶，工件在加热介质中的长度为40mm，测得工件表面平均温度为460°C左右，在冷却介质中的长度为15_，测得工件表面平均温度为300°C左右；保温30分钟；得到轴向梯度力学性能的铝合金，其力学性能曲线见附图4 ;
[0053]由图4可以得知，5A02铝合金挤压棒材通过本发明提供的方法和设备处理，高温端平均温度460°C /30min后，抗拉强度为175MPa，低温端平均温度300°C /30min,抗拉强度198MPa，两端抗拉强度差达到23MPa，获得了明显的轴向梯度力学性能。
[0054]上面结合附图及实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。
【主权项】
1.一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备，所述设备包括加热系统、冷却系统、保温层、温度控制装置；其特征在于:所述加热系统与冷却系统之间通过保温层连接，所述保温层上设有供容置待处理工件的容槽，工件插装在所述容槽中，一端处于加热系统中，另一端处于冷却系统中，在工件的外表面设有一密封圈，所述密封圈处于加热系统或冷却系统中，且密封圈与保温层上设置的容槽的一端接触，实现工件、容槽与加热系统或冷却系统的密封；在加热系统中、冷却系统中、工件上均设有与温度控制装置电连接的测温元件。2.根据权利要求1所述的一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备，其特征在于:所述加热系统包括加热箱，所述加热箱内盛放有加热介质，加热介质中设置有与温度控制装置电连接的测温元件，在加热箱的底部设置有与温度控制装置电连接的电加热管； 所述冷却系统包括冷却箱、控温循环栗，所述冷却箱内设置有冷却介质，冷却介质中设置有与温度控制装置电连接的测温元件，所述控温循环栗通过其上设置有流量计的管道与冷却箱连通，所述控温循环栗与温度控制装置电连接，通过温度控制装置控制其电源通断； 所述保温层为石棉、酚醛泡沫材料、橡胶、硅酸钙中的一种。3.根据权利要求2所述的一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备，其特征在于:所述加热介质选自水、二甲基硅油、氯化钠、硝酸钾中的一种；所述冷却介质选自水、二甲基硅油中的一种。4.根据权利要求2所述的一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备，其特征在于:所述温度控制装置为多路测温仪；所述测温元件为热电偶。5.根据权利要求2所述的一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备，其特征在于:所述密封圈材质为硅胶、天然橡胶、NBR 丁腈橡胶中的一种。6.根据权利要求1-5任意一项所述设备获得铝合金轴向梯度力学性能的方法，包括以下步骤: 将铝合金工件，插入获得铝合金轴向梯度力学性能的设备中的保温层上设置的容槽，在工件表面套装一密封圈，使密封圈处于加热系统或冷却系统中，将工件、容槽与加热系统或冷却系统密封；然后，分别控制加热介质及冷却介质的温度，使铝合金工件两端的温度至少相差20°C，进行保温，获得轴向梯度力学性能的铝合金。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:对于析出强化型铝合金，将铝合金工件固溶处理，水淬后插入获得铝合金轴向梯度力学性能的设备中的保温层上设置的容槽，控制铝合金工件两端的温度差为20-100°C，进行人工时效，获得轴向梯度力学性能的铝合金。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:所述析出强化型铝合金，具体选自Al-Cu、Al-Zn-Mg、Al-Mg-Si 系合金中的一种。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:对于不可热处理强化型铝合金，将经过塑性变形加工得到的铝合金工件直接插入获得铝合金轴向梯度力学性能的设备中的保温层上设置的容槽，控制铝合金工件高温段温度达到铝合金的再结晶温度，且铝合金工件两端的温度差为100-450°C，进行再结晶退火处理，塑性变形加工工艺选自挤压、锻造、拉伸、乳制、冲压工艺中的至少一种。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述铝合金工件形状为管状或棒状。
【专利摘要】一种获得铝合金轴向梯度力学性能的设备及方法，所述设备包括加热系统、冷却系统、保温层、温度控制装置；所述加热系统与冷却系统之间通过保温层连接，所述保温层上设有供容置待处理工件的容槽，工件一端处于加热系统中，另一端处于冷却系统中；其方法是将铝合金工件，插入保温层上设置的容槽，然后，分别控制加热介质及冷却介质的温度，使铝合金工件两端的温度至少相差20℃，进行保温，获得轴向梯度力学性能的铝合金。本发明工艺简单、生产成本低，针对现有技术的不足，能使淬火敏感性不高的铝合金工件和薄壁管材结构的工件获得明显的轴向梯度力学性能，满足实际生产过程中的成本及材料的应用。
【IPC分类】C22F1/04
【公开号】CN105401107
【申请号】CN201510770917
【发明人】易丹青, 赵连风, 刘会群, 王斌, 秦泽华
【申请人】中南大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月12日