专利名称：：一种铝合金的热处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种铝合金的热处理方法。
背景技术：
：铝合金除了具有密度小、导电性好、导热性高、抗腐蚀的优点外，还具有比强度和比刚度高，加工及成型性能好等特点，因此用铝合金做结构材料可以大大减轻产品重量和增加结构稳定性，在生产中得到广泛应用。尤其是作为汽车车身板材的6000系列铝合金，不仅可以减轻车身重量，同时可以显著降低汽车的能耗。由此可见，铝合金将会代替钢铁材料，成为未来汽车工业的主要材料。然而，铝合金虽然具有较高的强度，但它较低的断裂延性却制约它的应用。传统的热处理工艺，虽然在一定程度上提高了铝合金的断裂延性，但却牺牲了铝合金一定的强度。传统的热处理技术中，T4欠时效处理，为固溶处理后自然时效至基本稳定状态，该处理方法为，在51(TC的固溶温度下保温2小时，然后水淬至室温，接着自然时效处理96小时。该处理方法通过加热保温，使可溶相溶解，然后急冷，使大量强化相固溶在a-固溶体内，获得过饱和固溶体。虽然采用该方法进行热处理后的铝合金具有较高的断裂延性，但由于析出相密度低，尺寸小，从而容易被位错切过，因此具有较低的强度。T6峰值时效处理，为固溶处理后进行完全人工时效，该处理方法为在51(TC的固溶温度下保温2小时，然后水淬至室温，接着在125-175'C的人工时效温度下保温8-18小时，然后空冷。采用此方法使铝合金中的析出相密度最大，尺寸也增大，位错运动的阻力增加，因此需要绕过析出相，从而增加了强度。但由于晶界析出相的连续分布，导致了断裂延性在峰值时效时最低。而且塑性稍有降低，耐蚀性也有所降低。T7时效处理，为固溶处理后进行过人工时效，该处理方法为在51(TC的固溶温度下保温2小时，然后水淬至室温，接着在190-23(TC的回火温度下保温4-9小时。该方法用来稳定合金的尺寸或组织，提高抗腐蚀能力，而且材料的断裂延性有一定的提高，但强度相对较低。T87热处理是指将材料固溶热处理后，通过冷变形提高强度，然后进行人工时效的热处理工艺。该处理方法为在51(TC的固溶温度下保温2小时，然后水淬至室温，然后在室温下进行冷轧，使冷轧的变形量为7%，接着在在125-175"C的人工时效温度下保温8-18小时，然后空冷。采用该方法虽然提高了铝合金的强度，但断裂延性又有所降低。因此，如何同时提高铝合金的强度和断裂延性成为材料研究学者需要迫切解决的问题。
发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的热处理方法中存在的不能同时提高铝合金的强度和断裂延性的缺陷，提供了一种可以同时提高铝合金的强度和断裂延性的铝合金的热处理方法。本发明提供了一种铝合金的热处理方法，该方法包括将铝合金依次进行固溶处理、淬火处理、冷轧处理和时效处理，其中，所述冷轧处理为在零下17(TC至零下20(TC的超低温中的进行的超低温冷轧处理，所述方法还包括在冷轧处理后、时效处理前进行低温退火处理。根据本发明提供的铝合金的热处理方法，首先进行固溶处理，使铝合金中的弥散相部分溶解，然后在超低温下冷轧，使铝合金产生严重的塑性变形，致使铝合金具有很高的位错密度，随后的低温退火处理使得铝合金具有超微细的纳米结构。通过抑制冷加工过程中动力学回复的低温退火处理，铝合金将具有很高的缺陷密度，又促使退火过程中形核速率的增加，从而导致合金具有更加细微的微观结构，并且在人工时效处理过程中，会促使铝合金的吋效析出相更加密集、均匀化。大量密集、均匀的时效析出相的增加，反过来减低了位错的密度，从而提高了合金的断裂延性。此外，析出相的增加对位错起到钉扎作用，进而提高合金强度和加工硬化能力。因此使得铝合金的强度和断裂延性同时增加。因此，本发明提供的铝合金的热处理方法扩大了铝合金应用领域。图1为本发明实施例1中所得到的热处理后铝合金的拉伸断口形貌照片；图2为对比例1中所得到的热处理后铝合金的拉伸断口形貌照片；图3为本发明实施例2中所得到的热处理后铝合金的拉伸断口形貌照片；图4为本发明实施例3中所得到的热处理后铝合金的拉伸断口形貌照片。图5为进行拉伸试验时所裁制试样的形状和尺寸。具体实施例方式本发明提供的铝合金的热处理方法包括，将铝合金依次进行固溶处理、淬火处理、冷轧处理和时效处理，其中，所述冷轧处理为在零下nor至零下200。C超低温中进行的超低温冷轧处理，所述方法还包括在冷轧处理后、时效处理前进行低温退火处理。根据本发明提供的热处理方法，所述将铝合金进行固溶处理的过程包括，将所述铝合金在500-550。C的温度下保温2-3小时。在此过程中，将合金元素以溶质原子的形式溶入基体中。根据本发明提供的热处理方法，所述淬火处理的过程包括，将固溶处理后的铝合金在淬火介质中冷却至室温，淬火转移时间小于60秒，所述淬火介质为室温下的水。在此过程中，将固溶处理时形成的平衡溶质原子和平衡空位以过饱和形式保留至低温。所述淬火转移时间是指从固溶处理结束至淬火处理开始即与淬火介质接触开始的时间间隔。根据本发明提供的热处理方法，将铝合金进行超低温冷轧处理的过程包括，将淬火后的铝合金多次浸入液氮中横向、纵向交替冷轧，使铝合金的单次变形量为8-12%，总变形量为70-90%。其中每次横向冷轧的变形量计为单次变形量，每次纵向冷轧的变形量也计为单次变形量。本文所采用的"变形量"的计算公式为，其中S。和S分别代表冷轧前和冷轧后的横截面积。在超低温冷轧处理过程中，使铝合金产生严重的塑性变形，致使铝合金具有很高的位错密度，随后的低温退火处理使得铝合金具有超微细的纳米结构。采用横向和纵向交替冷轧的方法可以避免晶粒的严重拉长。根据本发明提供的热处理方法，所述低温退火处理的过程包括，将超低温冷轧处理后的铝合金在150-20(TC的温度下保温2-5分钟。在此过程中，通过抑制冷加工过程中的动力学回复，使铝合金具有很高的缺陷密度，又促使退火过程中形核速率的增加，从而导致铝合金具有更加细微的微观结构。根据本发明提供的热处理方法，所述时效处理的过程包括，将低温退火处理后的铝合金在100-15(TC的温度下保温5-8小时。在此过程中，时效处理的保温时间为5-8小时，而T87热处理方法中时效的保温时间为8-18小时，这是由于本发明的冷轧处理使得合金具有很高的缺陷密度，促使时效退火过程中形核速率的增加，从而导致时效时间的明显縮短。在时效处理过程中，形成溶质原子偏聚区(GP区)由于形核功效而均匀生核，塑性变形对GP区初期的形成有促进作用，大变形引入的高密度位错促进GP区析出。下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。实施例1采用6061铝合金棒材作为样品进行热处理，该铝合金各成分的质量百分含量为Si0.6%，Fe0.7%，Cu0.25%，Mn0.15%，Mg1.0%，Cr0.2%，Zn0.25%，Ti0.15%，其余为Al。1、固溶处理在盐浴炉中，将上述铝合金样品在51(TC的固溶温度下保温时间2小时。2、淬火处理将上述固溶处理后的铝合金在小于60秒淬火转移时间内立即浸入25°C的水中进行淬火处理，直至该铝合金的温度变成室温。3、超低温冷轧处理接着，将样品浸在零下19(TC的液氮下进行8次冷轧处理，轧制压力为100吨，轧制速度40米/分钟使铝合金的单次冷轧变形量为10%，总变形量为80%，采取横向和纵向交替冷轧处理。4、低温退火处理将进行超低温冷轧处理后的铝合金样品在DZF-6210真空干燥箱中，在175。C的退火温度下保温3分钟。5、时效处理将低温退火处理后的铝合金样品在DZF-6210真空干燥箱中，在125°C的时效温度下保温8小时。然后将铝合金样品随炉冷却。将样品拉伸后的断口在型号为JSM-35C扫描电子显微镜下观察，得到扫描电镜照片如图l所不，可观察到断口中韧窝大而深，将会吸收较其更大的能量，因此也具有较高的断裂韧性，可看出该样品具有较高的延伸率，因此该样品的断裂延性较高。对比例1采用与实施例1相同的铝合金样品。1、固溶处理在盐浴炉中，将上述铝合金样品在51(TC的固溶温度下保温时间2小时。2、淬火处理将上述固溶处理后的铝合金在小于60秒淬火转移时间内立即浸入室温下水中进行淬火处理，直至该铝合金的温度变成室温。3、冷轧处理接着，将样品在室温下进行冷轧处理，使冷轧的变形量为7%。4、时效处理将冷轧处理后的铝合金样品在DZF-6210真空干燥箱中，在125。C的时效温度下保温IO小时。然后将铝合金样品随炉冷却。将样品拉伸后的断口在型号为JSM-35C扫描电子显微镜下观察，得到扫描电镜照片如图2所示，与图1相比，图2中的断口中韧窝小而浅，不利于断裂过程中能量的吸收，因此断裂韧性较低，可看出该样品的延伸率较低，因此该样品的断裂延性较低。实施例2采用与实施例1相同的铝合金样品。按照实施例1中描述的热处理方法对铝合金样品进行热处理，不同的是，在超低温冷轧处理过程中，将铝合金样品浸在零下17(TC的液氮下进行11次冷轧处理，使铝合金的单次冷轧变形量为8%，总变形量为88%，采取横向和纵向交替冷轧处理；在低温退火处理过程中，将铝合金样品在DZF-6210真空千燥箱中，在15(TC的退火温度下保温5分钟；在时效处理过程中，将铝合金样品在DZF-6210真空干燥箱中，在IO(TC的时效温度下保温8小时。然后将铝合金样品随炉冷却。将样品拉伸后的断口在型号为JSM-35C扫描电子显微镜下观察，得到扫描电镜照片如图3所示，可观察到断口中韧窝大而深，将会吸收较其更大的能量，因此也具有较高的断裂韧性，可看出该样品具有较高的延伸率，因此该样品的断裂延性较高。实施例3采用与实施例1相同的铝合金样品。按照实施例1中描述的热处理方法对铝合金样品进行热处理，不同的是，在超低温冷轧处理过程中，将铝合金样品浸在零下20(TC的液氮下进行7次冷轧处理，使铝合金的单次冷轧变形量为12%，总变形量为84%，采取橫向和纵向交替冷轧处理；在低温退火处理过程中，将铝合金样品在DZF-6210真空干燥箱中，在175'C的退火温度下保温2分钟；在时效处理过程中，将铝合金样品在DZF-6210真空干燥箱中，在15(TC的时效温度下保温5小时。然后将铝合金样品随炉冷却。将样品拉伸后的断口在型号为JSM-35C扫描电子显微镜下观察，得到扫描电镜照片如图4所示，可观察到断口中韧窝大而深，将会吸收较其更大的能量，因此也具有较高的断裂韧性，可看出该样品具有较高的延伸率，因此该样品的断裂延性较高。性能测试在INSTRON5560试验机上进行拉伸试验，应变速率为5X10—4S"。进行拉伸试验的试样尺寸如图5所示，试样的厚度为lmm。试验内容包括测定材料的屈服强度CI。.2、抗拉强度CTb和延伸率55。1、屈服强度CJ。.2当试样产生永久残余塑性变形等于试样原长度的0.2%时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度CTo.2。设P。.2为应变￡=0.2%时的外力，F。为试样截面面积，则屈服强度(JQ.2=Po.2/F。(MPa)。2、抗拉强度(Jb抗拉强度为，材料在拉伸过程中，将材料从开始拉伸到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，F。为试样截面面积，则抗拉强度db:Pb/F。(MPa)。3、延伸率55计算延伸率的公式为延伸率S产(L广L。)/L。X100%，其中，Li为拉伸试验时试样拉断后将试样断口对合起来后的标距长度，Lo为试样原始标距长度。将实施例1-3和对比例1中进行热处理后的铝合金按照上述测试方法进行测试，所得结果列于表l中。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>从表1中可以看出，将实施例1-3中热处理后的铝合金与对比例1中热处理后的铝合金相比，合金的屈服强度，抗拉强度以及延伸率均比对比例中的高。而且，从样品拉伸后的断口观察，也可以看出，采用本发明的热处理方法热处理后的铝合金具有较高的断裂延性。因此，本发明提供的铝合金的热处理方法不仅可以提高铝合金的延伸率，即可以提高断裂延性，而且还可以使铝合金的强度有很大提高。权利要求1、一种铝合金的热处理方法，该方法包括将铝合金依次进行固溶处理、淬火处理、冷轧处理和时效处理，其特征在于，所述冷轧处理为在零下170℃至零下200℃的超低温下进行的超低温冷轧处理，所述方法还包括在冷轧处理后、时效处理前进行低温退火处理。2、根据权利要求1所述的热处理方法，其中，将铝合金进行超低温冷轧处理的过程包括，将淬火处理后的铝合金多次浸入液氮中横向和纵向交替冷轧，使铝合金的单次变形量为8-12%，总变形量为70-90%。3、根据权利要求1所述的热处理方法，其中，所述低温退火处理的过程包括，将超低温冷轧处理后的铝合金在150-20(TC的温度下保温2-5分钟。4、根据权利要求1所述的热处理方法，其中，所述固溶处理的过程包括，将所述铝合金在500-55(TC的温度下保温2-3小时。5、根据权利要求1所述的热处理方法，其中，所述淬火处理的过程包括，将固溶处理后的铝合金在淬火介质中冷却至10-40°C，淬火转移时间小于60秒，所述淬火介质为10-40。C的水。6、根据权利要求1所述的热处理方法，其中，所述时效处理的过程包括，将低温退火处理后的铝合金在100-15(TC的温度下保温5-8小时。全文摘要一种铝合金的热处理方法，该方法包括将铝合金依次进行固溶处理、淬火处理、冷轧处理和时效处理，其中，所述冷轧处理为在零下170℃至零下200℃的超低温下进行的超低温冷轧处理，所述方法还包括在冷轧处理后、时效处理前进行低温退火处理。本发明提供的铝合金的热处理方法不仅可以提高铝合金的延伸率，即可以提高断裂延性，而且还可以使铝合金的强度有很大提高。文档编号C22F1/04GK101463453SQ20071030224公开日2009年6月24日申请日期2007年12月20日优先权日2007年12月20日发明者姜琳莉申请人:比亚迪股份有限公司