2219鋁合金的時(shí)效熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種2219鋁合金的時(shí)效熱處理方法，屬于鋁合金熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括以下過(guò)程：采用T6熱處理的方法，將該2219鋁合金于515°C~565°C條件下固溶處理5~40分鐘，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒，最后在160°C~190°C溫度下時(shí)效處理1~21小時(shí)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)控制變量的方法系統(tǒng)研究了熱處理參數(shù)對(duì)2219鋁合金力學(xué)性能的影響，使該合金在535°C溫度下固溶40min以及175°C溫度下時(shí)效12h時(shí)，該合金力學(xué)性能得到了提高在很大程度上擴(kuò)大了該種鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
【專利說(shuō)明】2219鋁合金的時(shí)效熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種2219鋁合金的時(shí)效熱處理方法，屬于鋁合金熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是飛機(jī)和航天器輕量化的首選材料，其中，應(yīng)用最為廣泛的是2000(A1-Cu)系和7000 (Al-Zn-Mg-Cu)系鋁合金，均屬于可熱處理強(qiáng)化鋁合金(輕合金加工技術(shù)，2005,33(8):13-17)?；鸺A箱的工作溫度較低，這就要求它必須具有良好的力學(xué)性能及焊接性(導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2001,69(254): 32-46)。我國(guó)目前多數(shù)仍采用2A14鋁合金，雖然該種鋁合金具有強(qiáng)度高、熱強(qiáng)性好、可切削性好等優(yōu)點(diǎn)，但是其耐蝕性不高，焊接性能差。2219鋁合金具有良好的高低溫力學(xué)性能、斷裂韌性、但是抗應(yīng)力腐蝕性能及焊接性能較差，因此我國(guó)在新一代運(yùn)載火箭的貯箱上全面采用了焊接性較好的2219鋁合金材料。但是，目前我國(guó)對(duì)其性能和熱處理技術(shù)的認(rèn)識(shí)還不夠深入和系統(tǒng)，對(duì)其基本性能主要停留在材料手冊(cè)中介紹的內(nèi)容，缺乏有效的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)積累，因此亟待對(duì)2219鋁合金的熱處理工藝、變形等對(duì)其顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響開(kāi)展系統(tǒng)深入的研究。
[0003]2219鋁合金屬于Al-Cu 二系可熱處理強(qiáng)化鋁合金。熱處理過(guò)程主要包括固溶熱處理和時(shí)效熱處理。該種鋁合金是通過(guò)在時(shí)效過(guò)程中，Θ"和Θ '這種析出相在α鋁基體中析出達(dá)到強(qiáng)化效果的。一般通過(guò)Τ6熱處理和機(jī)械熱處理(TMT)的方法來(lái)提高可熱處理強(qiáng)化鋁合金的力學(xué)性能。目前對(duì)于2219鋁合金的熱處理研究并不多，大部分集中在對(duì)它的攪拌摩擦焊的研究上，但是對(duì)其它系列可熱處理強(qiáng)化鋁合金的研究比較多，研究發(fā)現(xiàn):固溶溫度、固溶時(shí)間、淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間、時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間、固溶次數(shù)以及時(shí)效次數(shù)對(duì)鋁合金的微觀組織和力學(xué)性能都有明顯影響。AN L1-hui等(Trans.Nonferrous Met.Soc.China.,2012，370 (75))通過(guò)機(jī)械熱處理的方法研究了預(yù)變形對(duì)2219鋁合金板材微觀組織和力學(xué)性能的影響，研究表明， 隨著預(yù)變形量的增加，材料的抗拉強(qiáng)度(和屈服強(qiáng)度(σ s)先增大后變小，在預(yù)變形量為1.63%時(shí)達(dá)到最大抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，分別為387.96MPa和288.62MPa，此時(shí)的延伸率大于 16%。M.Rafi Raza 等(J.Applied Sc1., 2011，1857 (61))通過(guò)將合金在535 ° C的條件下固溶48分鐘，然后分別在210 ° C，230 ° C以及240° C時(shí)效不同時(shí)間，研究了時(shí)效溫度以及時(shí)效時(shí)間對(duì)2219鋁合金微觀組織和力學(xué)性能的影響，研究表明時(shí)效溫度為210 ° C時(shí)效時(shí)間為4小時(shí)的條件下材料的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到最大分別為410.9 MPa和113.76 HV。經(jīng)過(guò)上述方法所得到的2219鋁合金的拉伸性能和硬度值都較低，因此在工業(yè)上的應(yīng)用范圍受到了一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種提高2219鋁合金強(qiáng)度的熱處理方法，該方法能夠提高該合金的強(qiáng)度而且具有較好的塑性。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種2219鋁合金強(qiáng)度的熱處理方法，所述的2219鋁合金成分的百分含量為:Si 0.2%，F(xiàn)e 0.3%，Cu 5.8%~6.8%, Mn
0.2~0.4%,Mg 0.02%, V 0.05%~0.15%,Ti 0.02%~0.1%,Zn 0.1%,Zr 0.1%~0.25%，其余為 Al,其特征在于包括以下過(guò)程:
采用T6熱處理的方法，將該2219鋁合金于515° C~565° C條件下固溶處理5~40分鐘，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒，最后在160° C~190° C溫度下時(shí)效處理廣21小時(shí)。
[0006]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過(guò)控制變量(固溶溫度，固溶時(shí)間，時(shí)效溫度，時(shí)效時(shí)間)的方法系統(tǒng)研究了固溶溫度，固溶時(shí)間，時(shí)效溫度以及時(shí)效時(shí)間對(duì)2219鋁合金力學(xué)性能及微觀組織的影響，不僅解決了 2219鋁合金數(shù)據(jù)庫(kù)不足的問(wèn)題而且與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，使該合金在535° C溫度下固溶40min以及175° C溫度下時(shí)效12h時(shí)，大量富銅析出相在時(shí)效過(guò)程中從基體中彌散析出，該合金的硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別達(dá)到:153HV、432MPa、310MPa、22%。本發(fā)明提供的鋁合金的熱處理方法提高了 2219鋁合金的強(qiáng)度和硬度。因此擴(kuò)大了該種鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所得到的2219鋁合金材料的硬度變化曲線圖。
[0008]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中所得到2219鋁合金材料的力學(xué)性能變化曲線圖。
[0009]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中所得到的2219鋁合金材料的硬度變化曲線圖。
[0010]圖4為本發(fā) 明實(shí)施例2中所得到2219鋁合金材料的力學(xué)性能變化曲線圖。
[0011]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中所得到的2219鋁合金材料的硬度變化曲線圖。
[0012]圖6為本發(fā)明實(shí)施例3中所得到2219鋁合金材料的力學(xué)性能變化曲線圖。
[0013]圖7為本發(fā)明實(shí)施例4中所得到的2219鋁合金材料的硬度變化曲線圖。
[0014]圖8為本發(fā)明實(shí)施例4中所得到2219鋁合金材料的力學(xué)性能變化曲線圖。
[0015]圖9為本發(fā)明實(shí)施例5中所得到的2219鋁合金材料的硬度變化曲線圖。
[0016]圖10為本發(fā)明實(shí)施例5中所得到2219鋁合金材料的力學(xué)性能變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
實(shí)驗(yàn)所用2219鋁合金薄板由天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司提供，板材為退火狀態(tài)，薄板厚度為7 mm。硬度試樣為IOmmX IOmm的塊體，厚度為7mm。拉伸試樣根據(jù)GB/G228-2002《金屬材料拉伸試驗(yàn)方法》加工制定。取六組試樣每組試樣取兩個(gè)硬度試樣和兩個(gè)拉伸試樣，且尺寸相同。分別在515° C、525° C、535° C、540° C、545° C以及565 V條件下固溶處理30 min，然后將每個(gè)固溶溫度下處理后的試樣在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒,最后將試樣在175° C的烘箱中時(shí)效處理15 h,然后將試樣空冷。將試樣進(jìn)行金相組織分析:所用光學(xué)顯微鏡的型號(hào)為OLYMPUS DP12;硬度測(cè)試:所用顯微維氏硬度計(jì)的型號(hào)為Everone MH-6 ;拉伸性能測(cè)試:所用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的型號(hào)為CSS-44100。硬度、拉伸強(qiáng)度如圖1、圖2所示。
[0018]實(shí)施例2
取六組試樣每組試樣取兩個(gè)硬度試樣和兩個(gè)拉伸試樣，試樣尺寸與實(shí)施例一相同。將五組試樣在535° C下分別以5、10、20、30、40 min進(jìn)行固溶處理，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒，最后將試樣在175 ° C的烘箱中時(shí)效處理15 h，然后將試樣空冷。將試樣進(jìn)行金相組織分析，硬度和拉伸性能測(cè)試，所用測(cè)試儀器的型號(hào)與實(shí)施例一相同。硬度以及拉伸強(qiáng)度如圖3、圖4所示。
[0019]實(shí)施例3
取九組試樣每組試樣取兩個(gè)硬度試樣和兩個(gè)拉伸試樣，試樣尺寸與實(shí)施例一相同。將九組試樣在535° C下固溶處理40min，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒，最后將九組硬度和拉伸試樣在160 ° C的烘箱中分別時(shí)效0h、3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h、24h，然后將試樣空冷。將試樣進(jìn)行金相組織分析，硬度和拉伸性能測(cè)試，所用測(cè)試儀器的型號(hào)與實(shí)施例一相同。硬度以及拉伸強(qiáng)度如圖5、圖6所示。
[0020]實(shí)施例4
取十組試樣每組試樣取兩個(gè)硬度試樣和兩個(gè)拉伸試樣，試樣尺寸與實(shí)施例一相同。將十組試樣在535° C下固溶處理40min，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒，最后將十組硬度和拉伸試樣在175 ° C的烘箱中分別時(shí)效0h、lh、2h、3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h，然后將試樣空冷。將試樣進(jìn)行金相組織分析，硬度和拉伸性能測(cè)試，所用測(cè)試儀器的型號(hào)與實(shí)施例一相同。硬度以及拉伸強(qiáng)度如圖7、圖8所示。
[0021]實(shí)施例五
取八組試樣每組試樣取兩個(gè)硬度試樣和兩個(gè)拉伸試樣，試樣尺寸與實(shí)施例一相同。將八組試樣在535° C下固溶處理40min，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒，最后將八組硬度和拉伸試樣在190 °C的烘箱中分別時(shí)效0h、20min、40min、2h、4h、6h、8h、10h，然后將試樣空冷。將試樣進(jìn)行金相組織分析，硬度和拉伸性能測(cè)試，所用測(cè)試儀器的型號(hào)與實(shí)施例一相同。硬度以及拉伸強(qiáng)度如圖9、圖10所示。
【權(quán)利要求】
1.一種2219鋁合金強(qiáng)度的熱處理方法，所述的2219鋁合金成分的百分含量為:Si，0.2%, Fe 0.3%, Cu 5.8%~6.8%, Mn 0.2~0.4%, Mg 0.02%, V 0.05%~0.15%, Ti 0.02%~0.1%，Zn 0.1%，Zr 0.1%~θ.25%，其余為Al，其特征在于包括以下過(guò)程:采用Τ6熱處理的方法，將該2219鋁合金于515° C~565° C條件下固溶處理5~40分鐘，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10秒 ，最后在160° C~190° C溫度下時(shí)效處理廣21小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C22F1/057GK103469129SQ201310388626
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】趙乃勤, 劉燕, 師春生, 何春年, 劉恩佐, 李家俊 申請(qǐng)人:天津大學(xué)