一种具有抗疲劳性能的铝合金及其热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金及其热处理技术领域，尤其是一种具有抗疲劳性能的铝合金及 其热处理方法。
【背景技术】
[0002] 铝是产量仅次于钢铁的第二大类金属材料，由于性能好，用途广，需量大，且回收 成本低，被誉为"万能金属"。统计表明：我国现有124个产业中有113个行业使用铝制品，产 业关联度高达91%，因而铝产业是国民经济持续发展的重要支柱性原材料产业之一。
[0003] 目前在航空航天领域广泛使用的高强错合金主要是7xxx系列Al-Zn-Mg-Cu和2xxx 系列Al-Cu-Mg铝合金。7XXX系列铝合金虽然强度很高，但有明显的应力腐蚀开裂倾向，因而 其构件应用潜力和使用寿命受到很大限制。2 ΧΧΧ系列铝合金的强度比7ΧΧΧ系列铝合金低， 但耐热性、疲劳特性，特别是抗疲劳裂纹扩展性都比7 ΧΧΧ系列好;然而由于2ΧΧΧ系列铝合金 耐腐蚀性能仍然相对较差，直接影响铝合金结构件的性能，缩短其使用寿命。
[0004] 目前相关研究都是围绕着7ΧΧΧ系列和2ΧΧΧ系列合金展开的，主要通过合金化和热 处理工艺优化的方式，在提高强度的同时尽可能兼顾耐腐蚀性能，但都没有从根本上达到 强韧性和耐蚀性的统一;而且由于合金元素含量提高，还会增加合金成本，加工性能变差。
[0005] 可见，现有技术中的铝合金产品还有待于改善和发展。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种具有抗疲劳性能的铝 合金及其热处理方法。
[0007] 具体是通过以下技术方案得以实现的：
[0008] 一种具有抗疲劳性能的铝合金，按质量百分比包括以下组份:Si : 0.57~0.98%， Fe:0.35~0.41%，Mn:0.45~0.63%，Ti:0.06-0.08%，Cu :0」-0.4%，Mg:0.7-l%，Cr: 0.1-0.14% ,Zr :0.01-0.2% ,Zn：0.1-0.2% , Sc :0.03-0.06% ,As :0.008-0.009 % ,S： 0.0001%，余量为铝和不可避免的杂质。
[0009] 所述的组份，其按质量百分比计为 Si:0.7%，Fe:(h4%，Mn:0.5%，Ti:0.07%，Cu: 0.3%,Mg：0.8%,Cr：0.13%,Zr：0.1%,Zn：0.15%,Sc：0.04%,As：0.0085%,S：0.0001%, 余量为铝和不可避免的杂质。
[0010] 所述的具有抗疲劳性能的铝合金的热处理方法，包括以下步骤：
[0011] (1)将铝合金置于真空度为0.02-0.08MPa下，并调整温度为零下20°C到零下30°C， 再将其在10s内转入温度为400-500°C下保温处理4-7h;
[0012] (2)将步骤（1)处理完成的铝合金置于温度为600-800°C的环境中，并向其表面喷 洒氢氧化妈饱和溶液，恒温处理30_60min;
[0013] (3)将步骤(2)处理完成的铝合金置于温度为零下5°C到零下0.1°C的环境中，采用 氮气保护处理10-30s;
[0014] (4)将步骤(3)处理完成的铝合金置于温度为400-500°C处理20-40S，随后将其完 全浸于液氮中处理20-30S，再将其取出后，置于温度为100-150°C的环境中保温处理2-5min；
[0015] (5)将步骤(4)处理完成的铝合金在温度为200-210°C环境下处理4-12h。
[0016] 所述的氢氧化钙饱和溶液，其喷洒量为每平方米铝合金喷洒5-10kg。
[0017] 所述的氢氧化钙饱和溶液，其喷洒量为每平方米铝合金喷洒8kg。
[0018] 所述的喷洒，其是喷头与铝合金之间的距离为使得饱和氢氧化|丐溶液喷洒到铝合 金表面后，其有水分与铝合金表面接触。
[0019] 与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
[0020] 本发明通过对铝合金组份原料的质量百分配比进行设计，使得其中的各组分之间 能够相互作用，降低杂质元素的含量，并结合对铝合金的热处理工艺，使得获得的铝合金的 强度、韧性以及耐腐蚀性能均较优，提高了铝合金的抗疲劳性能，改善了铝合金的质量。
[0021] 本发明尤其是通过将组份中的硅成分含量限定，再结合此、&1、〇、11、1%成分含量 的限定，使得获得的铝合金材料的硬度和强度得到提高的同时，也使得铝合金材料的柔韧 性得到了改善，进而避免铝合金硬度较高导致容易断裂或者撕裂的现象，提高了铝合金的 品质；并且结合Sc、As、S成分的限定处理，再结合Fe组份含量的限定，使得获得的铝合金材 料的耐腐蚀性能较优，使得铝合金材料的强度、韧性以及耐腐蚀性均较优，提高了铝合金抗 疲劳性能。
[0022] 通过对热处理过程中，先将铝合金低温真空处理，使得铝合金表面在低温环境下 形成一层保护膜，再在10S内从低温环境进入高温环境，使得保护膜层发生结构变化，改善 铝合金表面结构，再结合高温喷洒饱和氢氧化钙溶液，以及低温氮气保护处理，使得铝合金 内部结构与铝合金表面结构发生转化与结合，提高铝合金的抗折强度、增强铝合金的拉伸 性能，改善铝合金的韧性;再结合高温液氮浸泡处理以及保温处理，使得铝合金表面再次形 成保护膜，提高铝合金耐腐蚀能力，改善了铝合金抗疲劳性能。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的 范围不仅局限于所作的描述。
[0024] 实施例1
[0025] 一种具有抗疲劳性能的铝合金，按质量百分比包括以下组份：Si :0.98 %，Fe: 0.41% ,Μη:0.63% ,Ti :0.08% ,Cu:0.4% ,Mg： 1 % ,Cr：0.14% ,Zr：0.2% ,Zn：0.2% ,Sc： 0.06%，As:0.009%，S:0.0001%，余量为铝和不可避免的杂质。
[0026]其热处理方法，包括以下步骤：
[0027] (1)将铝合金置于真空度为0.08MPa下，并调整温度为零下20°C到零下30°C，再将 其在10s内转入温度为500°C下保温处理7h;
[0028] (2)将步骤（1)处理完成的铝合金置于温度为800°C的环境中，并向其表面喷洒氢 氧化钙饱和溶液，恒温处理60min;
[0029] (3)将步骤(2)处理完成的铝合金置于温度为零下5°C到零下0.1°C的环境中，采用 氮气保护处理30s;
[0030] (4)将步骤(3)处理完成的铝合金置于温度为500°C处理40s，随后将其完全浸于液 氮中处理30s，再将其取出后，置于温度为150°C的环境中保温处理5min;
[0031] (5)将步骤(4)处理完成的铝合金在温度为210°C环境下处理12h。
[0032] 所述的氢氧化钙饱和溶液，其喷洒量为每平方米铝合金喷洒10kg。
[0033] 所述的喷洒，其是喷头与铝合金之间的距离为使