[发明专利]一种基于脉冲电流的铝合金强韧化方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲电流的铝合金强韧化方法，具体工艺为将铝合金进行传统处理与电脉冲处理相结合的处理方式。该方法具有瞬时快速、高能量、强冲击、极端非平衡、多功能性等特点，通过调整脉冲电流处理参数，循环次数、方式和控冷技术结合可实现铝合金的固溶、时效、再结晶等处理效果，得到不同的组织结构和强韧性配合，满足多种不同服役条件的要求。与传统的固溶后人工时效的试样相比，经过本专利处理方法处理过的铝合金，可在较短时间内析出数量更多，且尺寸更小的纳米级析出相，其综合力学性能在毫秒量级内就可得到极大的提高，显著提高了工作效率。该方法可用于铝合金的强韧化等领域。

技术领域

本发明涉及材料加工和制备技术领域，主要应用于各种工业铝合金的强韧化处理。

背景技术

铝合金具有良好的强度和塑性，兼具优良的焊接性能和耐腐蚀性，广泛应用于汽车、轨道交通及航空航天等领域，根据强化方式可分为热处理强化型铝合金和不可热处理强化型铝合金。不可热处理强化铝合金型主要通过细化晶粒，控制再结晶来提高强度，而可热处理强化铝合金除上述机制外，还可通过析出强化来有效提高强度。然而工业技术的不断发展，对铝合金的加工及制备提出了高效率，短流程的要求，对铝合金力学性能的要求也越来越高。传统的热处理方式虽然具有较为成熟的工艺模式，但是由于处理时间长，工艺复杂，不利于工业生产的效率。同时，铝合金的机械性能对温度也非常敏感，传统热处理很难有效地控制温度的稳定性。因此，开发一种高效并能提高铝合金的综合力学性能的新工艺是铝合金发展的必然趋势。

作为一种广泛应用的细化晶粒的方法，形变与热处理相结合的方式可以通过动态再结晶，可有效地提高铝合金的力学性能。然而，由于铝基体的层错能较高，对于热处理工艺参数和材料的要求都很苛刻。其他的先进技术，如等通道角挤压等，可以提供一种利用大变形量来制备超细晶材料的方法。然而对于铝合金来说，在获得超细晶结构的同时，会引入很多缺陷，不利于塑性的提高。且由于该方法操作难度较大，目前还很难应用于工业生产。

高能瞬时电脉冲处理是一种在极短时间内，以电-热-力三场耦合的形式使材料的组织和力学性能发生显著改变的处理方式。目前，该技术在材料内部疲劳裂纹的自修复，结构弛豫，组织细化，液态金属的凝固等方面已经具有广泛的应用。同时，脉冲电流在同时提高金属的强度和塑性方面的工作也得到了证实。因此，应用高能瞬时脉冲电流对铝合金进行处理，对高效并能提高铝合金的综合力学性能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脉冲电流的铝合金强韧化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于脉冲电流的铝合金强韧化方法，包括以下步骤：

(1)将铝合金处理至可用于后续处理的初始态组织，如固溶态，轧制态，均质态，退火态，时效态等。

(2)在附加约束和控制冷却的情况下，选用合适的处理时机，将铝合金进行任意次数及次序的传统处理(固溶，时效，再结晶，形变处理等)与一定参数的脉冲电流处理(电流密度，作用时间，循环方式和次数)相结合的方式，如：传统固溶+电脉冲时效，电脉冲固溶+传统人工时效，传统固溶+电脉冲处理+传统人工时效，传统固溶+形变处理+电脉冲处理+传统人工时效等方式。

优选地，步骤(1)中，铝合金可为6061铝合金，其成分质量百分比含量为：0.88％Mg，0.64％Si，0.43％Fe，0.24％Cu，0.13％Cr，Al余量。

优选地，步骤(1)中，铝合金可为2024铝合金，其成分质量百分比含量为：4.42％Cu，1.49％Mg，0.51％Mn，Al余量。

优选地，步骤(1)中，铝合金可为7075铝合金，其成分质量百分比含量为：5.63％Zn，2.35％Mg，1.64％Cu，Al余量。