专利名称：一种强化铝合金的复合热加工成形方法
技术领域：
本发明述及一种强化铝合金的热加工成形工艺，属金属材料热加工制造技术领域。
对于铝合金零部件的制造，一般常规的制造方法，是采用铸造方法或锻造方法。
常规的铸造方法是将熔炼后的铝合金浇注入一个预制的与零件形状一致的中空金属模腔，待铝合金熔液凝固后，打开模腔，取得铸件毛坯，对铸件毛坯进行整理后，该零件的铸造过程即告完成。铝合金零件的制造，若采用该铸造方法，具有工艺简单，材料成本较低等优点，但同时又存在表面状态较差，内部组织较疏松，力学性能较低以及脆性较大等缺点。
常规的锻造方法是将由铝厂生产的铝合金棒加热，在机械式或液压式锻压设备下进行锻压，打出毛坯，然后在模煅设备中制成锻造零件毛坯。铝合金零件的制造，若采用锻造方法，具有组织致密，力学性能好等优点，但同时又存在很难制造形状复杂的零件，且原材料成本较高，生产成本较高等缺点。
铝合金经熔化和精炼后，浇注在金属模中凝固，通过控制凝固过程，金属液受到受控的温度场和凝固次序的作用，获得所需要的铸态组织，其后将铝合金在压力系统中经受压缩变形，通过控制受压过程，获得所需的变形组织和形状；在过程中再插入热处理，使铝合金在温度系统中经受热处理，通过控制热处理过程，获得所需要的微观组织，以调整和改变铝合金毛坯或产品的组织性能。
本方法中的热处理程序，包括固熔热处理和时效热处理两种方式。
固熔热处理是指铝合金经加热，保温后，淬入水中迅速冷却，使合金中的溶质原子来不及移出，被“固定”在溶剂原子的晶体内，形成过饱和的固溶体，这个过程被称为固溶处理。铝合金经加热、淬火后，力学性能如强度和硬度有所降低，而其塑性有所增加。
时效热处理是指将固溶后的铝合金，在室温或在较低的加热温度下，静置一段时间后，其强度和硬度能显著提高，而塑性下降。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而明显提高的现象，在专业术语上称为时效。
本发明的铝合金复合热加工成形方法，具有许多优点，不但可大幅度强化和提高铝合金材料的力学性能，零件变形小，而且具有工艺简单，生产成本低、生产率高的特点。与单独铸造方法相比，该复合新工艺制造的铝合金制件的力学性能好，强度可提高20％，塑性提高200％。另外，制品表面状态好，内部组织致密。与单独锻造方法相比，新工艺可成形形状复杂的零件，而且使原材料成本由较大幅度下降。
通过实验，有一组对比数据如下一种铝合金在冶炼、精炼、金属模铸、固熔热处理、时效热处理后，最终铝合金零件的力学性能为σb≥250MPa、σs≥180MPa、δ5≥2.5％。
同一种铝合金在经过本发明的复合新工艺热加工后，最终所制得的铝合金零件的力学性能为σb≥310MPa、σs≥250MPa、δ5≥9％；使材料的潜力得到进一步的发挥，并且有明显的经济效益。
上述各力学性能符号的意义为σb-抗拉强度极限；σs-屈服极限；δ5-延伸率。
本发明方法可适用的铝合金主要为铝-硅系合金，是本发明的实验及应用的主要合金，但是本发明方法也可适用于其他各种铝合金，包括铝-铜系合金，铝-锰系合金，铝-镁系合金，铝-锌系合金及铝-硅-镁系合金等。
将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待凝固后取出铸坯，将铸坯加热到530℃，在此温度下保温，之后在60℃水中淬冷，进行固熔热处理，随后在压力设备下进行模煅，最后将煅坯在170℃温度下保温8小时作时效热处理。最终制得所需的优质铝合金制件。
将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待凝固后取出铸坯，将铸坯加热到530-540℃，在压力设备下进行模煅，将模煅后的煅坯，利用此时的余热，迅速将其投入60℃水中淬冷，完成煅后余热固熔热处理，随后在170℃温度下保温8小时作时效热处理。最终制得所需的优质铝合金制件。
将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待铸坯凝固后，冷却至420-480℃时，马上取出铸坯，在压力设备下进行模煅，随后将煅坯加热到530℃，经一定时间保温后，在60℃水中淬冷，使其固熔，最后在170℃温度下保温8小时作时效热处理。最终制得所需的优质铝合金制件。
权利要求
1.一种强化铝合金的复合热加工成形方法，其特征是该方法包括铸造、锻造和热处理多道复合加工程序；其中热处理程序包括固熔热处理和时效热处理。
2.如权利要求1所述的一种强化铝合金的复合热加工成形方法，其特征是该方法包括铸造、锻造、固熔热处理和时效热处理各程序组成；将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待凝固后取出铸坯，将铸坯加热到420-480℃，在压力设备下进行模煅，接着将煅坯加热到530℃，经保温后，在60℃水中淬冷使其固熔，随后在170℃温度下保温8小时作时效热处理。
3.如权利要求1所述的一种强化铝合金的复合热加工成形方法，其特征是该方法是由铸造、固熔热处理、锻造和时效热处理各程序组成；将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待凝固后取出铸坯，将铸坯加热到530℃，经保温后，在60℃水中淬冷，进行固熔热处理，随后在压力设备下进行模煅，最后将煅坯在170℃温度下保温8小时作时效热处理。
4.如权利要求1所述的一种强化铝合金的复合热加工成形方法，其特征是该方法是由铸造、锻造、煅后余热固熔热处理和时效热处理组成；将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待凝固后取出铸坯，将铸坯加热到530-540℃，在压力设备下进行模煅，将模煅后的煅坯，利用此时的余热，迅速将其投入60℃水中淬冷，完成煅后余热固熔热处理，随后在170℃温度下保温8小时作时效热处理。
5.如权利要求1所述的一种强化铝合金的复合热加工成形方法，其特征是该方法包括铸造、铸造冷却过程中立即锻造、固熔热处理和时效热处理各程序组成；将熔炼后的铝合金浇注入一个金属模腔内，待铸坯凝固后，冷却至420-480℃时，马上取出铸坯，在压力设备下进行模煅，随后将煅坯加热到530℃，经保温后，在60℃水中淬冷使其固熔，最后在170℃温度下保温8小时作时效热处理。
全文摘要
本发明述及一种强化铝合金的复合热加工成形方法，属金属材料热加工制造技术领域。本发明方法包括铸造、锻造、固熔热处理和时效热处理的多道复合加工程序。与单独常规的铸造法或锻造法不同，为一种复合热加工方法，由该复合新工艺制得的铝合金零件，具有高组织致密度，变形小的特点，而且具有优良的力学性能，提高了强度和硬度，其塑性也有一定程度的增加。本发明方法还具有工艺简单，易于实施，可降低生产成本，提高生产率等优点。
文档编号C22F1/04GK1425792SQ0213676
公开日2003年6月25日 申请日期2002年9月2日 优先权日2002年9月2日
发明者邵光杰, 许珞萍, 戴宗琳 申请人:上海大学