CN108441792A - 一种铝合金及其热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：金属纤维8～10％，Mg5.5～7.2％，Zn 1.0～2.5％，Cu 0.8～1.8％，Sc 0.08～0.18％，Zr 0.08～0.18％，Y 0.12～0.22％，Si 0.02～0.07％，Mn 0.02～0.07％，Er 0.01～0.03％，Ce 0.01～0.03％，杂质≦0.15％，余量为Al；热处理步骤包括：S1、在500～600℃下对铝合金进行高温热处理，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为15～60wt％，PAG淬火液的温度为40～80℃，PAG淬火液的搅拌速率为100～200r/s；S2、对高温处理后的铝合金进行冷变形处理，得到冷变形后的铝合金；S3、对冷变形后的铝合金在300～400℃下回火1～2h；S4、之后进行退火处理，退火处理的温度为100～160℃、时间为6～8h，提高了铝合金的强度，本发明还包括上述热处理方法制备的铝合金。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金制备技术领域，特别是涉及一种铝合金及其热处理方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。如何提高铝合金的性能，特别是对于铝合金强度的提高，已成为行业研发人员一直关注的问题。
金属纤维是近年来发展起来的新型工业材料，是现代科学的一个重要领域。金属纤维通过金属丝材复合组装，多次集束拉拔、退火、固溶处理等一套特殊工艺制成，每股有数千、数万根。金属纤维表面积非常大，使其在内部结构、磁性、热阻和熔点等方面有着超常的性能。金属纤维丝径可达1-2微米，延伸率大于1％，纤维强度可以达到1200-1800Mpa，甚至超过了材料本身的抗拉强度。以金属纤维为基材构成的复合材料在电子、化工、机械、军事、纺织、食品、医药等行业被广泛开发利用，开拓了广阔的应用前景。
将上述金属纤维加入到铝合金中提高了铝合金强度，但本研究人员发现还可以进一步提高含有金属纤维的铝合金的强度。
发明内容
为了解决如何提高含有金属纤维的铝合金的强度的技术问题，本发明提出一种铝合金及其热处理方法。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
本发明提出了一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：金属纤维8～10％，Mg5.5～7.2％，Zn 1.0～2.5％，Cu 0.8～1.8％，Sc 0.08～0.18％，Zr 0.08～0.18％，Y 0.12～0.22％，Si 0.02～0.07％，Mn 0.02～0.07％，Er 0.01～0.03％，Ce 0.01～0.03％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在500～600℃下对所述铝合金进行高温热处理，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为15～60wt％，所述PAG淬火液的温度为40～80℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为100～200r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷变形处理，得到冷变形后的铝合金；
S3、对冷变形后的铝合金在300～400℃下回火1～2h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为100～160℃、时间为6～8h。
优选地，在步骤S1中，所述高温热处理的时间为3～4h。
优选地，所述冷变形处理包括冷拉或冷轧。
优选地，所述冷变形处理的铝合金的冷变形量为5～15％。
进一步地，在步骤S1中，所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为25～45wt％，所述PAG淬火液的温度为50～70℃，所述淬PAG淬火液的搅拌速率为130～160r/s。
优选地，所述退火处理的温度为120～150℃、时间为7～7.5h。
优选地，所述铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
优选地，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：金属纤维8％，Mg6.2％，Zn1.0％，Cu 1％，Sc 0.12％，Zr 0.13％，Y 0.16％，Si 0.04％，Mn 0.07％，Er 0.02％，Ce0.02％，杂质≦0.15％，余量为Al。
进一步地，所述金属纤维包括不锈钢纤维和/或碳钢纤维。
本发明还提出了一种采用上述任一项所述的铝合金的热处理方法制备的铝合金。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：所述铝合金包括多种元素和金属纤维构成，多种元素在铝合金基体中分布不均匀，经过高温热处理后，各元素在铝合金基体中分散，提高分布均匀性，采用PAG淬火液淬火，PAG聚合物在高温下可以紧紧吸附在铝合金表面形成隔热层，从而降低了铝合金表面冷却速率，随着铝合金的冷却PAG聚合物薄膜逐渐溶解，变成均匀水溶液，从而获得均匀的淬火冷却效果，降低铝合金板材的淬火残余应力，防止了铝合金的开裂，之后将铝合金进行冷变形处理，将铝合金上的残余应力进行均分，在之后的回火处理中快速形核，退火可防止形成的核快速长大，使第二相均匀析出，提高了铝合金的强度，采用本发明处理后所得铝合金，室温抗拉强度得到明显提高，最高可提高至735MPa，按本发明所设计方案所得产品的强度得到很好的提高。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中铝合金的铸造工艺流程图。
具体实施方式
下面对照附图1并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例中的铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
本实施例提出一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：碳钢纤维8％，Mg6.2％，Zn1.0％，Cu 1％，Sc 0.12％，Zr 0.13％，Y 0.16％，Si0.04％，Mn 0.07％，Er 0.02％，Ce 0.02％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在500℃下对所述铝合金进行高温热处理3h，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为15wt％，所述PAG淬火液的温度为75℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为130r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷拉处理，得到冷拉后的铝合金；其中，铝合金的冷变形量为8％。
S3、对冷拉后的铝合金在300℃下回火2h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为120℃、时间为6h。
本实施例还包括上述热处理方法制备的铝合金。
实施例2
本实施例中的铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
本实施例提出一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：碳钢纤维8％，Mg6.2％，Zn1.0％，Cu 1％，Sc 0.12％，Zr 0.13％，Y 0.16％，Si0.04％，Mn 0.07％，Er 0.02％，Ce 0.02％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在600℃下对所述铝合金进行高温热处理3.5h，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为25wt％，所述PAG淬火液的温度为60℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为130r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷拉处理，得到冷拉后的铝合金；其中，铝合金的冷变形量为10％。
S3、对冷拉后的铝合金在400℃下回火2h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为150℃、时间为7h。
本实施例还包括上述热处理方法制备的铝合金。
实施例3
本实施例中的铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
本实施例提出一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：不锈钢纤维9％，Mg7.2％，Zn1.5％，Cu 1.5％，Sc 0.15％，Zr 0.18％，Y 0.18％，Si0.06％，Mn 0.06％，Er 0.01％，Ce 0.01％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在550℃下对所述铝合金进行高温热处理4h，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为45wt％，所述PAG淬火液的温度为70℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为130r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷拉处理，得到冷拉后的铝合金；其中，铝合金的冷变形量为15％。
S3、对冷拉后的铝合金在350℃下回火1.5h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为160℃、时间为8h。
本实施例还包括上述热处理方法制备的铝合金。
实施例4
本实施例中的铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
本实施例提出一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：不锈钢纤维9％，Mg7.2％，Zn1.5％，Cu 1.5％，Sc 0.15％，Zr 0.18％，Y 0.18％，Si0.06％，Mn 0.06％，Er 0.01％，Ce 0.01％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在600℃下对所述铝合金进行高温热处理3h，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为60wt％，所述PAG淬火液的温度为50℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为160r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷拉处理，得到冷拉后的铝合金；其中，铝合金的冷变形量为10％。
S3、对冷拉后的铝合金在350℃下回火2h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为150℃、时间为7.5h。
本实施例还包括上述热处理方法制备的铝合金。
实施例5
本实施例中的铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
本实施例提出一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：不锈钢纤维10％，Mg6.8％，Zn2.5％，Cu 1.8％，Sc 0.08％，Zr 0.18％，Y 0.12％，Si 0.04％，Mn 0.07％，Er 0.03％，Ce 0.01％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在600℃下对所述铝合金进行高温热处理4h，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为15wt％，所述PAG淬火液的温度为60℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为200r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷轧处理，得到冷轧后的铝合金；其中，铝合金的冷变形量为5％。
S3、对冷轧后的铝合金在350℃下回火2h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为140℃、时间为7h。
本实施例还包括上述热处理方法制备的铝合金。
实施例6
本实施例中的铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
本实施例提出一种铝合金的热处理方法，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：不锈钢纤维10％，Mg6.8％，Zn2.5％，Cu 1.8％，Sc 0.08％，Zr 0.18％，Y 0.12％，Si 0.04％，Mn 0.07％，Er 0.03％，Ce 0.01％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在500℃下对所述铝合金进行高温热处理4h，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为30wt％，所述PAG淬火液的温度为80℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为150r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷轧处理，得到冷轧后的铝合金；其中，铝合金的冷变形量为9％。
S3、对冷轧后的铝合金在400℃下回火1.5h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为150℃、时间为7h。
本实施例还包括上述热处理方法制备的铝合金。
作为本实施例的变形，上述实施例中的铝合金也可以是通过重力铸造或低压铸造而成的铝合金制品。
将上述实施例1-6热处理后的铝合金与热处理前的铝合金的强度进行对比，具体是依照GB/t228-2010进行测试，得到所述铝合金的抗拉强度数据，见表1。
表1实施例1-6热处理前后的铝合金的抗拉强度的对比
| 实施例 | 热处理前的抗拉强度(MPa) | 热处理后的抗拉强度(MPa) |
| 实施例1 | 619 | 694 |
| 实施例2 | 618 | 687 |
| 实施例3 | 596 | 679 |
| 实施例4 | 588 | 716 |
| 实施例5 | 628 | 728 |
| 实施例6 | 635 | 735 |
从表1中可以看出，采用本发明的技术方案热护理后的铝合金的抗拉强度得到了明显提高，最高可提高至735MPa。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铝合金的热处理方法，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：金属纤维8～10％，Mg5.5～7.2％，Zn 1.0～2.5％，Cu 0.8～1.8％，Sc 0.08～0.18％，Zr 0.08～0.18％，Y 0.12～0.22％，Si 0.02～0.07％，Mn 0.02～0.07％，Er 0.01～0.03％，Ce 0.01～0.03％，杂质≦0.15％，余量为Al；
所述热处理步骤包括：
S1、在500～600℃下对所述铝合金进行高温热处理，高温热处理后采用PAG淬火液淬火，得到高温处理后的铝合金；所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为15～60wt％，所述PAG淬火液的温度为40～80℃，所述PAG淬火液的搅拌速率为100～200r/s；
S2、对高温处理后的铝合金进行冷变形处理，得到冷变形后的铝合金；
S3、对冷变形后的铝合金在300～400℃下回火1～2h；
S4、之后进行退火处理，所述退火处理的温度为100～160℃、时间为6～8h。
2.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，在步骤S1中，所述高温热处理的时间为3～4h。
3.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，所述冷变形处理包括冷拉或冷轧。
4.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，所述冷变形处理的铝合金的冷变形量为5～15％。
5.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，在步骤S1中，所述PAG淬火液中PAG类聚合物的含量为25～45wt％，所述PAG淬火液的温度为50～70℃，所述淬PAG淬火液的搅拌速率为130～160r/s。
6.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，在步骤S4中，所述退火处理的温度为120～150℃、时间为7～7.5h。
7.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，所述铝合金为挤压铸造而成的铝合金制品。
8.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金包括以下组分：金属纤维8％，Mg6.2％，Zn1.0％，Cu 1％，Sc 0.12％，Zr 0.13％，Y0.16％，Si 0.04％，Mn 0.07％，Er 0.02％，Ce 0.02％，杂质≦0.15％，余量为Al。
9.如权利要求1所述的铝合金的热处理方法，其特征在于，所述金属纤维包括不锈钢纤维和/或碳钢纤维。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的铝合金的热处理方法制备的铝合金。
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Denomination of invention: Aluminum alloy and heat treatment method thereof Effective date of registration: 20211129 Granted publication date: 20200904 Pledgee: Huarong Xiangjiang Bank Co.,Ltd. Yiyang Ziyang sub branch Pledgor: YIYANG YIWEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021430000077 |
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Denomination of invention: An aluminum alloy and its heat treatment method Effective date of registration: 20231226 Granted publication date: 20200904 Pledgee: Bank of Hunan Co.,Ltd. Yiyang Ziyang Sub branch Pledgor: YIYANG YIWEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980074217 |
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