2219铝合金的时效热处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种2219铝合金的时效热处理方法，属于铝合金热处理【技术领域】。该方法包括以下过程：采用T6热处理的方法，将该2219铝合金于515°C~565°C条件下固溶处理5~40分钟，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒，最后在160°C~190°C温度下时效处理1~21小时。本发明具有以下优点：通过控制变量的方法系统研究了热处理参数对2219铝合金力学性能的影响，使该合金在535°C温度下固溶40min以及175°C温度下时效12h时，该合金力学性能得到了提高在很大程度上扩大了该种铝合金在工业领域的应用范围。
【专利说明】2219铝合金的时效热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种2219铝合金的时效热处理方法，属于铝合金热处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]铝合金是飞机和航天器轻量化的首选材料，其中，应用最为广泛的是2000(A1-Cu)系和7000 (Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金，均属于可热处理强化铝合金(轻合金加工技术，2005,33(8):13-17)。火箭贮箱的工作温度较低，这就要求它必须具有良好的力学性能及焊接性(导弹与航天运载技术，2001,69(254): 32-46)。我国目前多数仍采用2A14铝合金，虽然该种铝合金具有强度高、热强性好、可切削性好等优点，但是其耐蚀性不高，焊接性能差。2219铝合金具有良好的高低温力学性能、断裂韧性、但是抗应力腐蚀性能及焊接性能较差，因此我国在新一代运载火箭的贮箱上全面采用了焊接性较好的2219铝合金材料。但是，目前我国对其性能和热处理技术的认识还不够深入和系统，对其基本性能主要停留在材料手册中介绍的内容，缺乏有效的理论依据和数据积累，因此亟待对2219铝合金的热处理工艺、变形等对其显微结构和性能的影响开展系统深入的研究。
[0003]2219铝合金属于Al-Cu 二系可热处理强化铝合金。热处理过程主要包括固溶热处理和时效热处理。该种铝合金是通过在时效过程中，Θ"和Θ '这种析出相在α铝基体中析出达到强化效果的。一般通过Τ6热处理和机械热处理(TMT)的方法来提高可热处理强化铝合金的力学性能。目前对于2219铝合金的热处理研究并不多，大部分集中在对它的搅拌摩擦焊的研究上，但是对其它系列可热处理强化铝合金的研究比较多，研究发现:固溶温度、固溶时间、淬火转移时间、时效温度、时效时间、固溶次数以及时效次数对铝合金的微观组织和力学性能都有明显影响。AN L1-hui等(Trans.Nonferrous Met.Soc.China.,2012，370 (75))通过机械热处理的方法研究了预变形对2219铝合金板材微观组织和力学性能的影响，研究表明， 随着预变形量的增加，材料的抗拉强度(和屈服强度(σ s)先增大后变小，在预变形量为1.63%时达到最大抗拉强度和屈服强度，分别为387.96MPa和288.62MPa，此时的延伸率大于 16%。M.Rafi Raza 等(J.Applied Sc1., 2011，1857 (61))通过将合金在535 ° C的条件下固溶48分钟，然后分别在210 ° C，230 ° C以及240° C时效不同时间，研究了时效温度以及时效时间对2219铝合金微观组织和力学性能的影响，研究表明时效温度为210 ° C时效时间为4小时的条件下材料的抗拉强度和硬度达到最大分别为410.9 MPa和113.76 HV。经过上述方法所得到的2219铝合金的拉伸性能和硬度值都较低，因此在工业上的应用范围受到了一定限制。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种提高2219铝合金强度的热处理方法，该方法能够提高该合金的强度而且具有较好的塑性。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种2219铝合金强度的热处理方法，所述的2219铝合金成分的百分含量为:Si 0.2%，Fe 0.3%，Cu 5.8%~6.8%, Mn
0.2~0.4%,Mg 0.02%, V 0.05%~0.15%,Ti 0.02%~0.1%,Zn 0.1%,Zr 0.1%~0.25%，其余为 Al,其特征在于包括以下过程:
采用T6热处理的方法，将该2219铝合金于515° C~565° C条件下固溶处理5~40分钟，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒，最后在160° C~190° C温度下时效处理广21小时。
[0006]本发明具有以下优点:本发明通过控制变量(固溶温度，固溶时间，时效温度，时效时间)的方法系统研究了固溶温度，固溶时间，时效温度以及时效时间对2219铝合金力学性能及微观组织的影响，不仅解决了 2219铝合金数据库不足的问题而且与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，使该合金在535° C温度下固溶40min以及175° C温度下时效12h时，大量富铜析出相在时效过程中从基体中弥散析出，该合金的硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到:153HV、432MPa、310MPa、22%。本发明提供的铝合金的热处理方法提高了 2219铝合金的强度和硬度。因此扩大了该种铝合金在工业领域的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明实施例1中所得到的2219铝合金材料的硬度变化曲线图。
[0008]图2为本发明实施例1中所得到2219铝合金材料的力学性能变化曲线图。
[0009]图3为本发明实施例2中所得到的2219铝合金材料的硬度变化曲线图。
[0010]图4为本发 明实施例2中所得到2219铝合金材料的力学性能变化曲线图。
[0011]图5为本发明实施例3中所得到的2219铝合金材料的硬度变化曲线图。
[0012]图6为本发明实施例3中所得到2219铝合金材料的力学性能变化曲线图。
[0013]图7为本发明实施例4中所得到的2219铝合金材料的硬度变化曲线图。
[0014]图8为本发明实施例4中所得到2219铝合金材料的力学性能变化曲线图。
[0015]图9为本发明实施例5中所得到的2219铝合金材料的硬度变化曲线图。
[0016]图10为本发明实施例5中所得到2219铝合金材料的力学性能变化曲线图。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
实验所用2219铝合金薄板由天津航天长征火箭制造有限公司提供，板材为退火状态，薄板厚度为7 mm。硬度试样为IOmmX IOmm的块体，厚度为7mm。拉伸试样根据GB/G228-2002《金属材料拉伸试验方法》加工制定。取六组试样每组试样取两个硬度试样和两个拉伸试样，且尺寸相同。分别在515° C、525° C、535° C、540° C、545° C以及565 V条件下固溶处理30 min，然后将每个固溶温度下处理后的试样在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒,最后将试样在175° C的烘箱中时效处理15 h,然后将试样空冷。将试样进行金相组织分析:所用光学显微镜的型号为OLYMPUS DP12;硬度测试:所用显微维氏硬度计的型号为Everone MH-6 ;拉伸性能测试:所用电子万能试验机的型号为CSS-44100。硬度、拉伸强度如图1、图2所示。
[0018]实施例2
取六组试样每组试样取两个硬度试样和两个拉伸试样，试样尺寸与实施例一相同。将五组试样在535° C下分别以5、10、20、30、40 min进行固溶处理，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒，最后将试样在175 ° C的烘箱中时效处理15 h，然后将试样空冷。将试样进行金相组织分析，硬度和拉伸性能测试，所用测试仪器的型号与实施例一相同。硬度以及拉伸强度如图3、图4所示。
[0019]实施例3
取九组试样每组试样取两个硬度试样和两个拉伸试样，试样尺寸与实施例一相同。将九组试样在535° C下固溶处理40min，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒，最后将九组硬度和拉伸试样在160 ° C的烘箱中分别时效0h、3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h、24h，然后将试样空冷。将试样进行金相组织分析，硬度和拉伸性能测试，所用测试仪器的型号与实施例一相同。硬度以及拉伸强度如图5、图6所示。
[0020]实施例4
取十组试样每组试样取两个硬度试样和两个拉伸试样，试样尺寸与实施例一相同。将十组试样在535° C下固溶处理40min，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒，最后将十组硬度和拉伸试样在175 ° C的烘箱中分别时效0h、lh、2h、3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h，然后将试样空冷。将试样进行金相组织分析，硬度和拉伸性能测试，所用测试仪器的型号与实施例一相同。硬度以及拉伸强度如图7、图8所示。
[0021]实施例五
取八组试样每组试样取两个硬度试样和两个拉伸试样，试样尺寸与实施例一相同。将八组试样在535° C下固溶处理40min，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒，最后将八组硬度和拉伸试样在190 °C的烘箱中分别时效0h、20min、40min、2h、4h、6h、8h、10h，然后将试样空冷。将试样进行金相组织分析，硬度和拉伸性能测试，所用测试仪器的型号与实施例一相同。硬度以及拉伸强度如图9、图10所示。
【权利要求】
1.一种2219铝合金强度的热处理方法，所述的2219铝合金成分的百分含量为:Si，0.2%, Fe 0.3%, Cu 5.8%~6.8%, Mn 0.2~0.4%, Mg 0.02%, V 0.05%~0.15%, Ti 0.02%~0.1%，Zn 0.1%，Zr 0.1%~θ.25%，其余为Al，其特征在于包括以下过程:采用Τ6热处理的方法，将该2219铝合金于515° C~565° C条件下固溶处理5~40分钟，然后在室温下的水中淬火5min，其中淬火转移时间小于10秒 ，最后在160° C~190° C温度下时效处理广21小时。
【文档编号】C22F1/057GK103469129SQ201310388626
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】赵乃勤, 刘燕, 师春生, 何春年, 刘恩佐, 李家俊 申请人:天津大学