CN104357777A - 一种2a01铝合金板材的加工方法 - Google Patents

一种2a01铝合金板材的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种2A01铝合金板材的加工方法，包括：将2A01铝合金板材在490～510℃淬火，保温5～30小时；对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～6％的压缩变形；将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为10～20kv/cm，温度为360～380℃，保温时间为2～20小时。与现有技术相比，本发明在铝合金板材淬火后，首先对其施加压缩变形，提高了其力学性能，然后在电场-温度多外场下进行时效处理，从而在压缩变形、电场以及温度的多重作用下，减少了2A01铝合金的晶间腐蚀以及应力腐蚀，保证了2A01铝合金板材具有良好的耐腐蚀性能。

Description

一种2A01铝合金板材的加工方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种2A01铝合金板材的加工方法。
背景技术
铝合金是以铝为基的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用。
铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，铸造铝合金在铸态下使用。变形铝合金能承受压力加工，可加工成各种形态、规格的铝合金材，主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
2A01铝合金为低强度硬铝，为铆接铝合金结构用主要铆钉材料，其在淬火和自然时效后的强度较低，但具有很高的塑性和良好的工艺性能，可切削性良好，但是耐蚀性不高。
申请号为200710072139.7的中国专利文献公开了一种航空用铝合金预拉伸板材及其生产方法，包括步骤：将铝合金毛料在468℃～472℃的条件下进行淬火，在淬火后的4～6小时内用拉伸机对毛料按照拉伸量为1.5～3.0％的参数进行预拉伸，并在温度为115℃～125℃，保温时间为14～18小时的条件下对于拉伸后的毛料进行时效处理。该专利解决的问题是板材在淬火的急速冷却过程中，板材的表面层与板材的中心层的冷却速度不一致，而使板材表面和中心产生残余应力，从而产生加工变形的问题。然而，该专利公开的方法不能提高2A01铝合金的耐腐蚀性。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种2A01铝合金板材的加工方法，该方法提高了2A01铝合金板材的耐腐蚀性。
有鉴于此，本发明提供了一种2A01铝合金板材的加工方法，包括以下步骤：
步骤a)将2A01铝合金板材在490～510℃淬火，保温5～30小时；
步骤b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～6％的压缩变形；
步骤c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为10～20kv/cm，温度为360～380℃，保温时间为2～20小时。
优选的，所述淬火的温度为495℃～510℃。
优选的，所述步骤a)的保温时间为10～20小时。
优选的，对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～5％的压缩变形。
优选的，对所述2A01铝合金板材施加压缩变形是在室温条件下进行的。
优选的，所述一级时效处理的电场强度为12～16kv/cm。
优选的，所述一级时效处理的温度为360～370℃。
优选的，所述一级时效处理的保温时间为5～10小时。
优选的，还包括：
将一级时效处理后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行二级时效处理，电场强度为2～8kv/cm，温度为350～370℃，保温时间为5～20小时。
优选的，所述二级时效处理的电场强度为5～8kv/cm。
本发明提供了一种2A01铝合金板材的加工方法，包括：将2A01铝合金板材在490～510℃淬火，保温5～30小时；对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～6％的压缩变形；将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为10～20kv/cm，温度为360～380℃，保温时间为2～20小时。与现有技术相比，本发明在铝合金板材淬火后，首先对其施加压缩变形，提高了其力学性能，然后在电场-温度多外场下进行时效处理，从而在压缩变形、电场以及温度的多重作用下，减少了2A01铝合金的晶间腐蚀以及应力腐蚀，保证了2A01铝合金板材具有良好的耐腐蚀性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种2A01铝合金板材的加工方法，包括以下步骤：
步骤a)将2A01铝合金板材在490～510℃淬火，保温5～30小时；
步骤b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～6％的压缩变形；
步骤c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为10～20kv/cm，温度为360～380℃，保温时间为2～20小时。
本发明在铝合金板材淬火后，首先对其施加压缩变形，提高了其力学性能，然后在电场-温度多外场下进行时效处理，从而在压缩变形、电场以及温度的多重作用下，减少了2A01铝合金的晶间腐蚀以及应力腐蚀，保证了2A01铝合金板材具有良好的耐腐蚀性能。
按照本发明，所述2A01铝合金板材的成分包括：≤0.5wt％(重量百分比)的Si、≤0.5wt％的Fe、2.2wt％～3wt％的Cu、≤0.2wt％的的Mn、0.2wt％～0.5wt％的Mg、≤0.1wt％的Zn、≤0.15wt％的Ti、余量的Al。
按照本发明，将2A01铝合金铸成铝合金铸锭后，轧制所述铝合金铸锭形成铝合金板材，所述轧制包括一次或多次热轧，和在一次热轧之后的冷轧、或在多次热轧之间的冷轧或多次热轧之后的冷轧。对于热轧温度，优选为450℃～500℃，优选为460～480℃。按照本发明，所述2A01铝合金板材的厚度优选为10mm～25mm，更优选为15mm～23mm，最优选为20mm。
轧制2A01铝合金得到铝合金板材后，对铝合金板材进行淬火处理。对于淬火温度，优选为495℃～505℃，更优选为500℃。所述淬火的保温时间优选为5～20小时，更优选为5～10小时。保温后，对于淬火的冷却方法，本发明无特别限制，可以采用本领域技术人员熟知的方法，例如油冷或水冷。
淬火后，为了进一步提高2A01铝合金板材最终的强度以及提高铝合金的耐腐蚀性能，对淬火后的铝合金板材在厚度方向上施加4％～6％的压缩变形，更优选的，对淬火后的铝合金在厚度方向上施加4％～5％的压缩变形，最优选的，对淬火后的铝合金在厚度方向上施加5％的压缩变形。
对于施加压缩变形的温度，优选在室温下进行。即保持铝合金板的温度在室温，然后对其在厚度方向上施加压缩变形。对于施加压缩变形的方法和设备，本发明无特别的限制，优选在轧机上进行。
然后，进一步对压缩变形后的2A01铝合金板材进行时效处理。所述一级时效处理的电场强度优选为12～16kv/cm，更优选为13～15kv/cm；所述一级时效处理的温度优选为360～370℃，更优选为360；所述一级时效处理的保温时间优选为5～10小时，更优选为5～8小时。
本发明将2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行时效处理，并且与压缩变形结合使用，时效处理的温度、时间、电场强度等，保证了2A01铝合金板材在具有良好力学性能的同时，提高了2A01铝合金板材耐腐蚀性能。
作为优选方案，本发明还包括：
将一级时效处理后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行二级时效处理，电场强度为2～8kv/cm，温度为350～370℃，保温时间为5～20小时。所述二级时效处理的电场强度优选为5～8kv/cm，更优选为6～7kv/cm，最优选为6kv/cm；所述二级时效处理的温度优选为360～370℃，更优选为370℃；保温时间优选为10～20小时，更优选为15小时。
本发明所述时效处理是指本领域技术人员熟知的将冷变形后的铝合金加热或降温至一定温度进行保温的工序。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
a)取厚度为20mm的2A01铝合金板材，将所述铝合金板材淬火，淬火时的温度为500℃，保温时间为10小时，冷却方式为水冷；
b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％的压缩变形；
c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为10kv/cm，温度为370℃，保温时间为2小时。
实施例2
a)取厚度为20mm的2A01铝合金板材，将所述铝合金板材淬火，淬火时的温度为500℃，保温时间为10小时，冷却方式为水冷；
b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加5％的压缩变形；
c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为12kv/cm，温度为370℃，保温时间为2小时。
实施例3
a)取厚度为20mm的2A01铝合金板材，将所述铝合金板材淬火，淬火时的温度为500℃，保温时间为10小时，冷却方式为水冷；
b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加6％的压缩变形；
c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为18kv/cm，温度为370℃，保温时间为2小时。
实施例4
a)取厚度为20mm的2A01铝合金板材，将所述铝合金板材淬火，淬火时的温度为510℃，保温时间为20小时，冷却方式为水冷；
b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加6％的压缩变形；
c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为19kv/cm，温度为380℃，保温时间为20小时；
d)将2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行二级时效处理，电场强度为5kv/cm，温度为350℃，保温时间为10小时。
分别将未经加工的2A01铝合金试样以及实施例1～4时效处理后的2A01铝合金试样放入10％NaOH和5％HCl溶液中，在室温腐蚀100小时，腐蚀失重结果如表1所示。
表1实施例的铝合金板材的腐蚀失重结果
分别将未经加工的2A01铝合金试样以及实施例1～4时效处理后的2A01铝合金试样进行应力腐蚀试验。
试验方法：慢应变原始速率试验(SSRT)
试验设备：SCC-1应力腐蚀试验机
试验参数：应变速率1×10-6s-1，试验介质50％NaOH+0.3％SiO2+0.3％Na2S2O5(质量分数组成)溶液，常温常压
试验结果如表2所示。
表2实施例的铝合金板材的应力腐蚀结果
表2中，δ为试样延伸率；RA为试样断面收缩率；CGR为SCC裂纹扩展速率；I为SCC敏感性指数(应力-应变曲线积分面积)；UTS为最大应力。
从表2可以看出，本发明的2A01铝合金的抵抗应力腐蚀的能力得到了显著的提高。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种2A01铝合金板材的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a)将2A01铝合金板材在490～510℃淬火，保温5～30小时；
步骤b)对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～6％的压缩变形；
步骤c)将压缩变形后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行一级时效处理，电场强度为10～20kv/cm，温度为360～380℃，保温时间为2～20小时。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述淬火的温度为495℃～510℃。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤a)的保温时间为10～20小时。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，对2A01铝合金板材在厚度方向上施加4％～5％的压缩变形。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，对所述2A01铝合金板材施加压缩变形是在室温条件下进行的。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述一级时效处理的电场强度为12～16kv/cm。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述一级时效处理的温度为360～370℃。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述一级时效处理的保温时间为5～10小时。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，还包括：
将一级时效处理后的2A01铝合金板材在电场-温度多外场下进行二级时效处理，电场强度为2～8kv/cm，温度为350～370℃，保温时间为5～20小时。
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，所述二级时效处理的电场强度为5～8kv/cm。
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