[发明专利]一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金的热处理工艺，特别是指一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺；属于有色金属热处理工艺技术领域。

背景技术

提高材料强度一直是材料研究的核心问题。材料强化的同时往往伴随着塑性或韧性的急剧下降，而高塑韧性材料的强度往往又很低。长期以来这种材料的强韧性“倒置关系”成为制约材料发展的瓶颈。为了使铝合金能进一步满足更高综合性能的要求，近年来对铝合金综合性能的改善提升已成了铝合金界关注的热点。

就当前的铝合金发展现状而言，不仅要求其有较高的静强度，还要求材料具有良好服役性能。其性能不仅取决于析出相种类、形貌、尺寸、数量、形态，以及晶界组态，而且取决于材料在服役时的微结构演变。因此通过热处理来调控铝合金组织结构，以满足航空航天等高技术对铝合金高性能的要求，是材料科学与工程领域的重大课题之一，具有巨大的实际应用价值。

为了满足高性能铝合金综合性能的要求，近年来国际上出现了一些新型加工处理方法，其中大塑性变形法(SPD,severe plastic deformation)最为显著，如等径角挤压(ECAP,equal channel angular pressing)、高压扭转(HPT,high pressure torsion)、摩擦搅拌(FSP,friction stir processing)和熔体轧制等。这些方法主要是通过细化组织来获得优异的强塑性配合，但是目前只有极少数文献实现了真正意义上的高强度高塑。G.Nurislamova等人对6061合金进行了HPT处理，随后进行人工时效，使合金屈服强度达到565MPa，抗拉强度达到585MPa，并保持了13.5％的延伸率。S.K.Panigrahi等对Al-0.45％Si-0.3％Mg合金进行液氮温度深冷轧制，随后进行100℃-48h低温人工时效，使合金屈服强度达到259.5MPa，抗拉强度达到277MPa，并保持了11％的延伸率。但这些方法只局限于对小尺寸试样的加工且工序复杂、设备要求高，无法实现以大构件应用的铝合金大构件的生产需求，或者在液氮温度环境下进行极危险生产操作，对生产设备的损伤较大，同时生产成本也会进一步增大。总而言之，这些方法在实际工业应用的可操作性较差，且其技术路线远不能满足铝合金大结构件的要求。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术条件下存在的铝合金材料热处理后强韧性“倒置关系”的难题，提供一种工艺方法简单、操作方便、既可显著提升铝镁硅合金强塑性配合、成型性能等综合性能，又能降低板材各向异性，并对该类型合金的耐腐蚀性能、疲劳性能有一定改善作用的显著提升铝镁硅合金综合性能的热处理工艺。

本发明一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺，包括下述步骤：

步骤一

以铝镁硅合金为原料，对原料进行固溶水淬处理后，进行轧制，得到一定厚度的铝镁硅合金板材；

步骤二

步骤一所得轧制后的铝镁硅合金依次经固溶水淬处理、预时效处理、特种变形处理、二次时效处理；得到成品；所述特种变形处理为非对称轧制。

本发明一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺，步骤一中所述原料为冷轧态的铝镁硅合金。其他状态的铝镁硅合金以及铝合金也可采用本发明。

本发明一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺，步骤一中所述的起始轧制温度为200～350℃，总变形量为50～90％。

本发明一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺，步骤一中所述轧制是进行温轧后直接进行连续轧制处理；所述温轧的温度为200～350℃，变形量为30～70％、优选为40～60％、进一步优选为45～55％；所述连续轧制的变形量为40％～80％、优选为50～70％、进一步优选为55～65％。

本发明一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺，步骤一中所述固溶水淬处理是固溶处理后，出炉水淬；所述固溶处理的温度为490～560℃、优选为500～560℃、进一步优选为520～530℃，保温时间为15分钟～4小时、优选为30分钟～3小时、进一步优选为1～2小时。

本发明一种提高铝合金综合性能的热机械处理工艺，步骤二中所述固溶水淬处理是固溶处理后，出炉水淬；所述固溶处理的温度为490～560℃、优选为500～560℃、进一步优选为520～530℃，保温时间为15分钟～4小时。