[发明专利]调控铝合金构件应力松弛行为的方法

说明书

本发明提供一种调控铝合金构件应力松弛行为的方法，包括以下步骤：预处理可时效强化铝合金构件，得到预应力构件；时效处理预应力构件，得到应力松弛构件；预处理步骤为向铝合金构件表面均匀施加挤压力或拉伸力，经过所述预处理步骤后预应力构件的厚度相对铝合金构件的厚度挤压或拉伸1％～10％。该方法能够大幅缩减时效次数和时间，提高效率，避免多次长时间时效对材料性能造成的损伤。该方法处理后所得构件最终力学性能不低于初始状态性能，甚至得到提高。

技术领域

本发明涉及铝合金构件精密加工制造技术领域，具体的涉及一种调控铝合金构件应力松弛行为的方法。

背景技术

大型整体铝合金构件由于具有比强度高、结构效率高等优点，越来越广泛地应用在航空航天装备的关键结构中，例如用作机翼和机身的连接件、火箭贮箱网格壁板及瓜瓣等构件。

这类构件通常先采用金属成形方法得到毛坯件，然后采用机械加工方法加工毛坯件得到精确外形。机加工过程中构件内部残余应力会释放并重新分布，导致构件出现变形、翘曲、开裂等现象。目前主要是采用常规的多次长时间时效的方法来消减残余应力，但常规的铝合金时效制度去除残余应力效果并不明显，构件在加工过程中仍会产生变形，需要多次返工；而且多次时效后性能会有所降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控铝合金构件应力松弛行为的方法，该发明解决了现有大型整体铝合金构件在机加工过程中，所产生大量残余应力消除不明显而导致严重变形；多次返工；多次时效降低材料性能的技术问题。

本发明提供一种调控铝合金构件应力松弛行为的方法，包括以下步骤：

预处理铝合金构件，得到预应力构件；时效处理预应力构件，得到应力松弛构件；预处理步骤为向铝合金构件表面均匀施加挤压力或拉伸力，经过所述预处理步骤后预应力构件的厚度相对铝合金构件的厚度挤压或拉伸1％～10％。

该方法中的预处理步骤，能使构件内部基体产生大量位错及位错组态，为析出相的形核和长大提供位置。同时按上述处理量进行预处理，还能防止时效步骤影响所得应力松弛构件的各项性能。经过预处理的预应力构件，再继续进行后续的时效，能更好的结合欠时效阶段铝合金构件内，析出相不断形核析出和长大，从而保持并提高所得构件，时效后的各项性能。所处理构件为可时效强化铝合金构件，可时效强化铝合金构件是指合金构件经过固溶淬火后内部基体形成含有大量溶质原子和空位的过饱和固溶体；并且在一定温度下，随着时间的延长，过饱和固溶体内的溶质原子偏聚形成细小弥散分布的析出相，而析出相有助于材料强度的提高，因此把上述经过固溶淬火后发生析出强化的铝合金构件称为可时效强化铝合金构件。

可选的，所述铝合金构件为2系铝合金材料、6系铝合金材料或7系铝合金材料制成的所述铝合金构件。铝合金构件为2系铝合金材料、6系铝合金材料或7系铝合金材料中任一制成的所述铝合金构件。以上2、6、7系铝合金材料即可时效强化铝合金构件，也称为系列铝合金材料。

可选的，时效为人工时效。

可选的，时效步骤中处理时间在铝合金构件的欠时效时间范围内。可根据具体所处理铝合金材料的性能，要求进行时效时间的选择，例如Al-Cu-Mn合金控制在18小时内。预处理步骤中1％～10％的处理量和欠时效时间的匹配制度下，材料的残余应力大幅消减。

可选的，铝合金构件为经过锻造的锻件毛坯。此处的锻造是指利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，包括锻压。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。

可选的，铝合金构件的尺寸≥0.5m。