高强度铝合金及其制造方法_3

文档序号:9731626阅读:来源:国知局
在 上述追加的冷却处理中,例如可以采用风扇空冷、气雾冷却、淋浴冷却或水冷等的方法。 [0064]在这里,若在维持室温的状态下保管上述延展材料,则由于室温时效效果会更加 提高该延展材料的强度。室温时效时间,在初期阶段,时间越长强度越高,但是在室温时效 时间在24小时以上的情况下,室温时效的效果达到饱和。
[0065] 接着,加热按照以上方式冷却到室温的上述延展材料,进行人工时效处理。由于通 过进行人工时效处理,MgZn2在上述延展材料内微细且均匀地析出,能够容易地使上述延展 材料的屈服强度在350MPa以上。作为上述人工时效处理的具体条件,可以适用以下的任意 一种方式。
[0066]首先,作为上述人工时效处理,可以进行将上述延展材料以80_120°C的温度加热 1-5小时的第一人工时效处理,之后,与上述第一人工时效处理相连续的,进行将上述延展 材料以145-200°C的温度加热2-15小时的第二人工时效处理。
[0067] 在这里,连续进行第一人工时效处理和第二人工时效处理,是指在结束第一人工 时效处理后,在维持上述延展材料的温度的同时进行第二人工时效处理。即,在第一人工时 效处理和第二人工时效处理之间,不使上述延展材料冷却即可,作为具体的方法,有在第一 人工时效处理后,不从热处理炉中取出就进行第二人工时效处理的方法等。
[0068] 这样,通过连续进行上述第一人工时效处理和上述第二人工时效处理,能够缩短 人工时效处理时间。并且,第二人工时效处理中的处理温度以145-200°C为宜。在第二人工 时效处理中在170-200°C的范围内进行加热的情况下,由于上述延展材料的延展性变大,因 此能够更加提高加工性。再者,在第二人工时效处理中,在具有上述温度范围之外或时间范 围之外的条件的情况下,得到的延展材料恐会容易发生应力腐蚀开裂,屈服强度恐会不足 350MPa〇
[0069] 另外,作为上述人工时效处理,也可以进行将上述延展材料以145_170°C的温度加 热1-24小时的处理。在这种情况下,由于制造工序简单,能够容易地进行制造。若上述人工 时效处理在上述温度范围之外或时间范围之外,则得到的延展材料恐会容易发生应力腐蚀 开裂,屈服强度恐会不足350MPa,难以得到具有充分的强度特性的延展材料。
[0070] 实施例
[0071] (实施例1)
[0072] 对涉及上述高强度铝合金材料的实施例,使用表1-表3进行说明。在本例中,如表1 所示,在同一制造条件下制造改变了铝合金材料的化学成分的试样(No. 1-No. 30),并进行 各试样的强度测定、金属组织观察。进一步的,在对各试样进行表面处理后,进行表面品质 评价。
[0073] 以下,对各试样的制造条件、强度测定方法及金属组织观察方法,以及表面处理方 法及表面品质评价方法进行说明。
[0074] 表 1
[0075]
[0078] 〈试样的制造条件〉
[0079] 通过半连续铸造,铸造具有表1及表2所记载的化学成分的直径为90mm的铸块。之 后,对该铸块进行在550°C的温度下加热6小时的均匀化处理。之后,在上述铸块的温度为 520°C的状态下,通过对该铸块进行热挤压加工,形成宽度为35mm、厚度为7mm的延展材料。 之后,在该延展材料的温度为505°C的状态下,对该延展材料进行以60°C/秒的平均冷却速 度冷却到100°C的急冷处理。然后,将进行了上述急冷处理的上述延展材料冷却到室温,在 室温下进行24小时的室温时效。之后,使用热处理炉,对上述延展材料进行以100°C的温度 加热4小时的第一人工时效处理。接着,不将上述延展材料从热处理炉中取出,而将炉内温 度升温到160°C,实施以160°C加热8小时的第二人工时效处理,作为试样。
[0080] 〈强度测定方法〉
[0081 ] 从试样中,通过基于Jis Z2241(IS06892-1)的方法采集试验片,进行测定拉伸强 度、屈服强度及伸长率的拉伸试验。将在拉伸试验的结果中表现出350MPa以上的屈服强度 的试样,判定为强度特性合格。
[0082]〈金属组织观察方法〉
[0083]将试样电解研磨及电解蚀刻后,用倍率为50倍-100倍的偏光显微镜取得试样表面 的显微镜像。对该显微镜像进行图像分析,如上所述,基于JIS G0551中规定的切割法求出 构成试样的金属组织的结晶粒的平均粒径。并且,长径比(指与热加工方向平行的方向上的 结晶长度和与热加工方向垂直的方向上的结晶长度的比),如上述所述,通过用与热加工方 向平行的方向上的平均粒径除以与热加工方向垂直的方向上的平均粒径来算出。其结果 是,将平均粒径在500μπι以下的试样、长径比在0.5-4.0的范围内的试样判定为理想结果。 [0084]〈表面处理方法〉
[0085] 将进行了上述人工时效处理的试样的表面进行抛光后,用氢氧化钠水溶液进行蚀 亥IJ,接着进行去污处理。对进行了该去污处理的试样,使用磷酸-硝酸法在90°C的温度下进 行2分钟的化学研磨。之后,对进行了该化学研磨的试样,在15%的硫酸浴下以150A/m 2的电 流密度进行阳极氧化处理,形成1〇μπι的阳极氧化膜。最后,将上述阳极氧化处理后的试样浸 渍在沸水中,进行上述阳极氧化膜的封孔处理。
[0086]〈表面品质评价方法〉
[0087]以目视观察进行了上述表面处理的试样的表面。通过目视观察,将表面上未出现 条纹状图案、斑状图案或点状缺陷等的试样判定为合格。
[0088]接着,用色差计测量试样表面的色调,取得在JIS Ζ8729中记载的L*a*b*表色系统 中的各坐标的值。其结果是,将b*值(蓝-黄的色度)在0-0.8的范围内的试样判定为合格。 [0089]〈应力腐蚀开裂试验方法〉
[0090] 基于JIS H8711(IS0-9591)实施试验。从各试样中削出在外径为20mm、内径为 17mm、轴方向厚度为7mm的环状形状上在圆周上的一部分设置有切口部的C环形状的试验 片。使连接C环形状的中心与切口部的方向,与制造试样时的挤压方向相一致。在试验片上 应力的负荷是在与上述挤压方向成正交的方向的压缩C环形状的方向上,负荷330MPa的应 力。在该负荷状态下,在25°C的温度气氛中,进行720小时的交替浸渍,即交替地进行将试验 片在3.5%NaCl水溶液中浸渍10分钟和干燥50分钟。试验结果以有无产生裂纹来判定。没有 裂纹为良(〇),产生裂纹为不良(X)。
[0091]将表1及表2所示的各试样的评价结果表示在表3中。再者,对于在各个评价结果中 未被判定为合格或未被判定为理想结果的试样,在表3中的该评价结果中附下划线表示。
[0092]表 3
[0093]
1234567891011 由表3可知,试样1-15,在所有的评价项目中均为合格,强度、表面品质、耐应力腐 蚀开裂性也显示出优异的特性。 2 作为具有优异的表面品质的试样的代表例,在图1中,表示了试样4的金属组织的 观察结果。由同一张图可知,具有优异的表面品质的试样,在具有由粒状的再结晶组织构成 的金属组织的同时,在目视观察中也未观察到条纹状图案,没有斑且具有高光泽。 3 试样16,由于Zn含量过低,因此不能得到充分的提高强度的效果,判定为屈服强度 不合格。 4
[0097]试样17,由于Zn含量过高,因此耐应力腐蚀开裂性差,判定为不合格。 5 试样18,由于Mg含量过低,因此不能得到充分的提高强度的效果,判定为屈服强度 不合格。 6 试样19,由于Mg含量过高,因此在挤压时部分产生裂纹,进一步的,耐应力腐蚀开 裂性差,判定为不合格。 7 试样20,由于Zn/Mg比过低,因此强度差,判定为不合格。 8
[0101]试样21,由于Zn/Mg比过高,因此应力腐蚀开裂性降低,判定为不合格。 9 试样22,由于Cu含量过低,因此耐应力腐蚀开裂性差,判定为不合格。 10 试样23,由于Cu含量过高,因此表面色调带有黄色,判定为不合格。 11 试样24,由于Fe含量过高,因此形成了纤维状组织,其结果是,可在表面上看到条 纹状图案,判定为不合格。
[0105] 试样25,由于Si含量过高,因此形成了纤维状组织,其结果是,可在表面上看到条 纹状图案,判定为不
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