一种Al-Mg-Si系铸态铝合金及其时效处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种Al-Mg-Si系铸态铝合金及其时效处理工艺，属于铝合金热处理
技术领域。
【背景技术】
[0002] Al-Mg-Si系铝合金属于可热处理强化的变形铝合金，具有中等强度、良好的热加 工性能、导热性能、抛光性能、阳极氧化着色性能和优良的焊接性能、抗腐蚀性能等，被广泛 应用于航天航空、交通运输、建筑等行业。该系铝合金为了获得最高强度，常进行T6峰值时 效，然而随着我国航空航天、交通运输等事业的发展，铝合金材料的轻型化、提高生产率和 降低成本已成为必然，铝材使用单位对铝合金综合性能的要求越来越高，因此通过单级T6 峰值时效已经不能充分地提高Al-Mg-Si系铝合金的强度，于是开发一种较单级峰值时效 更能提高Al-Mg-Si系铝合金强度的热处理工艺，具有重要意义。对于时效硬化型铝合金来 说，要获得较高的强度，通常需要具备这种微观组织特征：即固溶处理时可溶相充分溶于基 体中，形成过饱和固溶体，时效时析出高密度的细小弥散β相区。从热处理角度来说，要获 得这种组织特征，首先必须在控制固溶工艺的基础上，再控制二级时效工艺的低温预时效 与高温再时效两阶段的时间和温度，以保证铝合金的前期固溶程度充分，以及后期二级时 效时析出更多的β强化相。
[0003] 现有的不同成分含量间的Al-Mg-Si系铝合金由于其时效处理工艺不够具体与完 善，使合金的性能严重下降，所以对某些具体成分含量的Al-Mg-Si系铝合金进行时效处理 工艺的研究显得尤为必要。
【发明内容】
[0004] 本发明就是针对当前Al-Mg-Si系铸态铝合金其力学性能仍有待于改善这一研究 热点，通过一种新型时效工艺，使合金的强度显著提高，从而扩大合金的应用范围。
[0005] 本发明的所述的一种Al-Mg-Si系铸态铝合金，按重量份数计算，该铸态铝合金由 镁6~8份、硅4~6份、铝60~80份、铁2~3. 5份、铜(Tl份、锌(Tl份、锰(Tl份、钛(Tl份、铬 〇~1份混合制成。
[0006] 本发明的所述的一种Al-Mg-Si系铸态铝合金的时效处理工艺，是将Al-Mg-Si系 铸态铝合金首先在520°C~530°C进行固溶处理，在140°C~160°C的温度下进行低温预时 效处理，使得铝合金处于欠时效状态，其析出相主要以溶质原子聚集为主，即GP区，待处于 一段时间的欠时效状态后，会使GP区的析出密度增大，接着继续升高时效温度至200°C，进 行高温时效，使GP区转化为β强化相的数量增多，从而有效地改善铝合金的力学性能。
[0007] 本发明主要采用固溶和二级时效来对Al-Mg-Si系铸态铝合金进行热处理，工艺 流程如图所示。首先在Tl温度（520~530°C )进行固溶处理，然后在Τ2温度（140°C~ 160°C)预时效一定时间，接着升高温度至T3 (200°C)再继续时效一定时间。
[0008] 本发明涉及的具体工艺过程如下： 首先进行固溶处理，将铝合金在520~530°C温度范围内保温一定时间进行固溶处理， 保温时间一般在3小时~4小时，具体参数选择必须保证铝合金基体中的可溶相充分固溶 进入基体形成溶质原子，同时又不造成合金晶粒尺寸过分长大，甚至出现过烧。一般来说， 固溶温度越高，则固溶时间越短，反之亦然，固溶处理后立即进行室温水淬，以形成过饱和 固溶体。
[0009] (1)第一级时效一低温预时效。将固溶处理后的铝合金在140~160°C温度范围内 进行预时效，时效时间为1小时~4小时。一般来说，低温预时效的温度不能过高也不能过 低，过高时合金的欠时效程度不充分，使预时效阶段GP区的密度相对较小，对后续过渡强 化相的转化程度低；温度过低时合金所需的时效时间相对较长，对GP区的析出密度也有一 定的约束。使合金在低温预时效获得比T6时效较多的GP区密度是提高合金强度的前提， 必须对预时效温度和时间进行严格的控制。
[0010] (2)第二级时效一高温时效。将低温预时效后的铝合金在200°C温度下进行高温 二级时效，时效时间为1小时~4小时，高温时效温度高，则时效时间短，反之亦然。高温时 效时，一方面，低温预时效时未析出的晶内溶质原子将继续析出；另一方面，在低温预时效 时析出的密度较大的GP区由于第二级时效温度较高而大量向过渡强化相转化，在一定的 时效温度与时间内，可使合金的β强化相密度相比于T6时效时较大，从而使得合金的强度 得到显著的提高。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明中Al-Mg-Si系铸态铝合金的时效处理工艺中，温度和时间曲线图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0013] 本发明是按分组实验进行制作，具体实验如下： 实施例1)，按重量份数计算，该铸态铝合金由镁6~8份、硅4~6份、铝60~80份、铁2~3. 5 份、铜(Tl份、锌(Tl份、锰(Tl份、钛(Tl份、铬(Tl份混合制成，将Al-Mg-Si系铸态铝合 金进行固溶处理，温度520°C~530°C，保温3小时~4小时，然后在200°C下时效4小时~ 5小时至峰值T6状态。
[0014] 实施例2)，按重量份数计算，该铸态铝合金由镁6~8份、硅4~6份、铝60~80份、铁 2~3. 5份、铜(Tl份、锌(Tl份、锰(Tl份、钛(Tl份、铬(Tl份混合制成，将Al-Mg-Si系铸态 铝合金固溶处理，温度520°C~530°C，保温3小时~4小时，然后第一级在140°C下时效3 小时~4小时，第二级在200°C下时效3小时~4小时。
[0015] 实施例3)，按重量份数计算，该铸态铝合金由镁6~8份、硅4~6份、铝60~80份、铁 2~3. 5份、铜(Tl份、锌(Tl份、锰(Tl份、钛(Tl份、铬(Tl份混合制成，将Al-Mg-Si系铸态 铝合金固溶处理，温度520°C~530°C，保温3小时~4小时，然后第一级在150°C下时效2 小时~3小时，第二级在200°C下时效2小时~3小时。
[0016] 实施例4)，按重量份数计算，该铸态铝合金由镁6~8份、硅4~6份、铝60~80份、铁 2~3. 5份、铜(Tl份、锌(Tl份、锰(Tl份、钛(Tl份、铬(Tl份混合制成，将Al-Mg-Si系铸态 铝合金固溶处理，温度520°C~530°C，保温3小时~4小时，然后第一级在160°C下时效1 小时~2小时，第二级在200°C下时效1小时~2小时。
[0017] 经本发明所述的二级时效后，Al-Mg-Si系铸态铝合金的强度与T6峰值时效状态 相比，抗拉强度有不同程度的提1?，其中最低时能提1? 3. 8%，最1?时能提1? 11. 3%，如下表 所示：
以上实验结果表明，通过本发明所述及的二级时效处理的Al-Mg-Si系铸态铝合金，可 实现强度较T6峰值时效状态下显著提高。
【主权项】
1. 一种Al-Mg-Si系铸态铝合金，其特征在于：按重量份数计算，该铸态铝合金由镁6~8 份、硅4~6份、铝60~80份、铁2~3. 5份、铜(Tl份、锌(Tl份、锰(Tl份、钛(Tl份、铬(Tl份 混合制成。2. -种用于权利要求1所述Al-Mg-Si系铸态铝合金的时效处理工艺，其特征在于： Al-Mg-Si系铸态铝合金首先在520°C~530°C进行固溶处理，在140°C~160°C的温度下进 行低温预时效处理，使得铝合金处于欠时效状态，其析出相主要以溶质原子聚集为主，即GP 区，待处于一段时间的欠时效状态后，会使GP区的析出密度增大，接着继续升高时效温度 至200°C，进行高温时效，使GP区转化为P 强化相的数量增多，从而有效地改善铝合金的 力学性能。3. 根据权利要求2所述的Al-Mg-Si系铸态铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述 的低温预时效处理的时间为1小时~4小时。4. 根据权利要求2所述的Al-Mg-Si系铸态铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述 的高温时效处理的时间为1小时~4小时。
【专利摘要】本发明公开了一种Al-Mg-Si系铸态铝合金及其时效处理工艺，按重量份数计算，该铸态铝合金由镁6~8份、硅4~6份、铝60~80份、铁2~3.5份、铜0~1份、锌0~1份、锰0~1份、钛0~1份、铬0~1份混合制成，Al-Mg-Si系铸态铝合金首先在520℃～530℃进行固溶处理，在140℃～160℃的温度下进行低温预时效处理，使得铝合金处于欠时效状态，其析出相主要以溶质原子聚集为主，即GP区，待处于一段时间的欠时效状态后，会使GP区的析出密度增大，接着继续升高时效温度至200℃，进行高温时效，使GP区转化为β"强化相的数量增多，从而有效地改善铝合金的力学性能。
【IPC分类】C22C21/02, C22F1/05, C22C21/08, C22F1/047
【公开号】CN105018804
【申请号】CN201410167417
【发明人】伍玉娇, 陈犇, 朱涛, 朱单单, 罗亮
【申请人】贵州理工学院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年4月24日