一种7a01铝合金的固溶处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种7A01铝合金的处理工艺，特别涉及一种7A01铝合金的固溶处理 工艺。
【背景技术】
[0002] 铝合金是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战 期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便 着手开发民用铝合金，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、 电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。 现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。
[0003] 1、高强度铸造铝合金和变形铝合金 一般铸造错合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4个系列，其中以AlCu系和 AlZn系铝合金的强度最高，但多数在200Mpa~300Mpa之间，高于400Mpa的只有AlCu系的 少数几个牌号，但因采用精铝基体且加入贵重元素，制造成本很高;AlZn系铸造合金的耐 热性能很差。因此，一般铸造铝合金与变形铝合金相比因强韧性稍逊使其应用范围受到较 大的限制。许多重要用途如特种重载车负重轮、航空用铝合金等多采用变形铝合金，而不是 铸造铝合金。变形铝合金通过挤压、乳制、锻造等手段减少了缺陷，细化了晶粒，提高了致密 度，因而具有很高的强度、优良的韧性以及良好的使用性能。但是，对设备和工装模具要求 高，工序多，因此变形铝合金生产周期长、成本很高。与变形铝合金相比，铸造铝合金具有价 格低廉、组织各向同性、可以获得特殊的组织、易于生产形状复杂的零件、可以小批量生产 也可以大批量生产等诸多优点。因此，开发出能够替代部分变形铝合金的高强韧铸造铝合 金材料及其铸造成形工艺，可以达到以铸代锻、缩短制造周期、降低制造成本的目的，具有 重要的理论意义和重大的实际应用价值。
[0004] 在高强韧铸造铝合金的发展过程中，法国于20世纪初研制成功的A-U5GT占有重 要的地位，在目前具有代表性的高强韧铸造铝合金中它的历史最久、应用最为广泛。我国目 前没有与它对应的牌号。
[0005] 2、高温铝合金 高温合金又称耐热高强合金、热强合金或超合金，是在20世纪40年代随着航空涡轮发 动机的出现发展起来的一种重要金属材料，能在高温氧化气氛和燃气腐蚀条件下长期承受 较大的工作负荷，主要用于燃气轮机的热端部件，是航空航天、舰船、发电、石油化工和交通 运输工业的重要结构材料。其中有些合金亦可用于生物工程作骨科和齿科材料。
[0006] 常用的高温合金包括镍基、铁基和钴基合金，能在600~1100°C高温环境下工作； 而耐热铝合金则是冷战期间发展起来的。耐热高强铝合金适于在400°C以下的热环境中长 期承受较大的工作载荷，在航空航天、重工机械等领域得到越来越多的应用。除航空涡轮发 动机、燃气轮机等直接与高温燃气接触的部件之外，其余高温高压强动力部件均可采用耐 热商强错合金铸造。
[0007] 由于铝合金比较容易加工，随着加工技术水平的提高，在强度满足要求的情况下， 人们越来越多地采用变形铝合金替代铸造铝合金。因此耐热高强铝合金又分为铸造用合金 和变形用合金两大类。
[0008] 而在国民经济和国防现代化建设和发展中具有广泛用途和极光明前景的耐热高 强变形铝合金，国内外文献中报导较少，已知的2219、2A02、2A04、2A06、2A10、2A11、2A12、 2A14、2A16、2A17、2A50、2A70、2A80等2XXX系变形铝合金及7A04等7XXX系变形铝合金，在 250°C以上温度下强度多数小于100 Mpa，而其主要合金元素除Cu、Mn外，都是以Si、Mg、Zn 作为主微合金化元素，而不添加这几种元素、且250°C以上温度下强度在150 Mpa以上的耐 热高强变形铝合金材料未见报导。
[0009] 3、铝合金的变质处理 熔体的高质化处理是铝合金熔炼的核心环节和追求目标，同时是获得优质铝合金材料 的基础和前提。高质化处理主要包括两个方面：一是纯净化，二是结构单元细化及均匀化。 前者主要是采取把杂质固态化滤除和"以气除气"的方法降低熔体杂质和氢含量，工艺过程 会产生废渣和废气；后者通常称为变质处理，是以添加剂或机械、物理方法使构成铝合金熔 体及固溶体的基本单元一结晶体一的尺寸变得尽可能小、分布尽可能均匀，因添加剂进入 合金熔体，成为合金的有效成份，因而过程中不产生废渣和废气。变质处理特别是使用高效 变质剂是调整铝合金铸态组织的根本手段。而合金的制备工艺对合金性质有着重大影响， 然后现在技术在制备合金时，得到的合金性质都不尽如人意。
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的技术问题是：提供一种7A01铝合金的固溶处理工艺，以获得性能 优异的7A01铝合金。
[0011] 本发明的技术方案是：一种7A01铝合金的固溶处理工艺，对7A01铝合金进行 470-500°C等温0· 5~3h的固溶处理，时效处理30°C X 16h在烘箱中进行。
[0012] 热处理最佳工艺为：490°C X 2 h + 130 °C X 16 h。
[0013] 本发明的有益效果： (1) 通过对7A01铝合金挤压棒材的固溶处理，随固溶温度的升高，第二相数量减 少，难溶共晶相的尺寸和数量减少，在490°C固溶时，降到最低。因此，适宜的固溶温度为 490 0C ； (2) 固溶温度定为490°C，仅改变固溶保温时间。随保温时间的延长，第二相、粗大难溶 共晶相的尺寸和数量减少，更多地溶入基体中，保温2h时，尺寸和数量降到最低。因此，适 宜的固溶保温时间为2h ; (3) 利用优化的固溶处理工艺可以有效控制7A01铝合金中第二相、难溶共晶相的数 量和大小，最大限度的提高固溶度，从而更好地提高合金的性能。最佳的固溶处理工艺为 490°C X2h。采用490°C X 2h + 130°C X16 h工艺处理后，合金具有较好的力学性能。
【具体实施方式】
[0014] 本实验先对7A01铝合金进行不同温度（470、480、490和500 °C )等温I h的固 溶处理，研究固溶温度对7A01铝合金显微组织及力学性能的影响，从而确定最佳的固溶温 度。以最佳固溶温度为基础，结合铝合金时效原理，研究固溶时间（0.5~3h)对7A01铝 合金显微组织和力学性能的影响，从而确定最佳的固溶处理时间。实验中，固溶处理在箱 式电阻炉中进行；时效处理（130°C X 16h)在烘箱中进行。固溶处理及单级时效后对试样 进行预磨、精磨、抛光、腐蚀制备金相试样，使用的腐蚀剂为25vol%的硝酸水溶液，室温侵 蚀样品，然后在光学显微镜下观察样品的金相组织。对不同固溶温度和固溶时间处理且进 行单级时效的样品，在电子拉伸试验机上进行拉伸试验，常温拉伸试验所采用的试件按GB/ T6865-97选取，实验过程按照GB228-87技术条件进行操作，拉伸速度为2mm/min。硬度试 验在HRC-150硬度计上进行布氏硬度测试；冲击试验在J130B冲击试验机上测试，采用夏 比U型缺口试样。
[0015] 固溶处理对拉伸力学性能影响 对不同固溶温度且单级时效（130°C X 16h)的样品进行常温拉伸试验，结果见表1 ; 在固溶温度（490 °C)固定的情况下，仅改变固溶处理时间且单级时效的样品的力学性能 见表2。由表1可看出：随固溶温度升高，合金的强度先上升后下降，而伸长率逐渐下降， 490°C时合金的强度达到最大值。由表2可看出，固定固溶温度（490 °C)，随固溶时间的 延长，其强度先升高后降低，2 h时达到峰值；塑性的变化是先降后升。综合表1和表2可 得，适宜的固溶处理工艺为490°C X2h。
[0016] 固溶处理对硬度的影响 强度和硬度之间存在一定的联系，一般地，硬度值越高，其抗拉强度值也就越大，通过 测量不同处理工艺的样品硬度变化。可以间接得到相应的强度变化趋势，以此来确定最佳 固溶时间。随固溶温度升高，硬度值上升，490°C具有最大硬度值；在490°C下随固溶时间 的延长，硬度呈上升趋势，在2 h达到峰值，2h以后，随固溶时间延长，硬度逐渐降低。因 此，适宜的固溶处理工艺为490°C X2h。
【主权项】
1. 一种7A01铝合金的固溶处理工艺，其特征在于：对7A01铝合金进行470-500°C等温 0. 5~3h的固溶处理，时效处理30°CX16h在烘箱中进行。2. 根据权利要求1所述的一种7A01铝合金的固溶处理工艺，其特征在于：热处理最佳 工艺为：490°CX2h+ 130°CX16h。
【专利摘要】本发明公开了一种7A01铝合金的固溶处理工艺，其特征在于：对7A01铝合金进行470-500℃等温0.5～3h的固溶处理，时效处理30℃×16h在烘箱中进行。热处理最佳工艺为：490℃×2h+130℃×16h。
【IPC分类】C22F1/04
【公开号】CN105200357
【申请号】CN201410298132
【发明人】孟源
【申请人】孟源
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月27日