本申請(qǐng)屬于鋁合金材料制造領(lǐng)域，特別是涉及一種提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法。
背景技術(shù)：
：時(shí)效硬化型鋁合金具有低密度、高比強(qiáng)度及良好的耐蝕性、塑性成形性，是廣泛用于飛機(jī)制造的重要輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，主要包括超高強(qiáng)7000系A(chǔ)l-Zn-Mg-Cu合金(500-700MPa)、高強(qiáng)2000系A(chǔ)l-Cu-Mg合金(400-500MPa)和中強(qiáng)6000系A(chǔ)l-Mg-Si-Cu合金(300-400MPa)三大類(lèi)，代表性合金牌號(hào)分別有7075、2024和6056。與7000系和2000系鋁合金相比，盡管6000系鋁合金更具有材料密度和成本低、鑄錠成型性能、塑性加工性能、表面處理性能優(yōu)良以及應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向性低等優(yōu)勢(shì)。然而，到目前為止，6000系鋁合金在飛機(jī)制造上用材比例顯著低于7000系和2000系鋁合金。造成這一現(xiàn)象的首要原因是6000系鋁合金強(qiáng)度相對(duì)較低。盡管人工時(shí)效至峰值狀態(tài)下(T6)，6000系鋁合金強(qiáng)度也還是大大低于7000系和2000系鋁合金，無(wú)法體現(xiàn)減重優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，峰值時(shí)效狀態(tài)下6000系鋁合金還存在嚴(yán)重的晶間腐蝕敏感性，從而嚴(yán)重影響飛機(jī)壽命及安全性。因此，如何實(shí)現(xiàn)既大幅度提高6000系鋁合金強(qiáng)度，使其超過(guò)2000系鋁合金、甚至7000系鋁合金，同時(shí)又能消除其晶間腐蝕敏感性，對(duì)于擴(kuò)大6000系鋁合金在飛機(jī)制造領(lǐng)域的應(yīng)用范圍具有關(guān)鍵意義；其次，對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度和韌性通常是一對(duì)呈現(xiàn)倒置關(guān)系的力學(xué)性能指標(biāo)。因此，在實(shí)現(xiàn)大幅度提高6000系鋁合金強(qiáng)度的同時(shí)，必須保證其韌性基本不降低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供了一種提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)了一種提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法，以6061鋁合金為原材料，經(jīng)550℃/1h固溶處理和水淬、180℃/2h欠時(shí)效、75％壓下量冷軋、以及100℃/48h低溫再時(shí)效，獲得高強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的鋁合金。優(yōu)選的，在上述的提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法中，所述鋁合金按照重量份包括：100重量份的Al；1重量份的Mg；1.2重量份的Si；0.8重量份的Cu；0.5重量份的Mn；0.5重量份的Zn；0.12重量份的Zr；以及0.1重量份的Cr。優(yōu)選的，在上述的提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法中，所述鋁合金的原料包括高純Al、Mg、Zn錠、Al-Cu、Al-Si、Al-Mn、Al-Zr、和Al-Cr。優(yōu)選的，在上述的提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法中，所述鋁合金的抗拉強(qiáng)度為560MPa。優(yōu)選的，在上述的提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法中，所述鋁合金的屈服強(qiáng)度為542MPa。優(yōu)選的，在上述的提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法中，所述鋁合金的斷裂延伸率為8.5％。優(yōu)選的，在上述的提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法中，所述鋁合金的均勻延伸率為7％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)通過(guò)合理控制時(shí)效處理，在合金基體內(nèi)預(yù)先形成一定性質(zhì)、尺寸、形貌、體積分?jǐn)?shù)和數(shù)量的析出相，利用其強(qiáng)烈的釘扎位錯(cuò)作用抑制冷擠壓變形過(guò)程中發(fā)生位錯(cuò)動(dòng)態(tài)回復(fù)，從而獲得高的擠壓形變強(qiáng)化效果；(2)采用大擠壓變形量(擠壓比)，促使預(yù)時(shí)效基體析出相發(fā)生擠壓變形誘發(fā)溶解而重新形成過(guò)飽和固溶體；(3)在大擠壓變形量條件下，晶粒沿著擠壓方向嚴(yán)重拉長(zhǎng)，造成預(yù)時(shí)效形成的連續(xù)分布晶界析出相破碎并呈斷續(xù)分布，并且晶界PFZ寬度變窄或消失；(4)最后合理控制再時(shí)效處理，一方面，在冷擠壓變形誘發(fā)溶解析出相 溶解形成過(guò)飽和固溶體重新析出強(qiáng)化相，實(shí)現(xiàn)在形變強(qiáng)化基礎(chǔ)上進(jìn)一步獲得析出強(qiáng)化效果，從而大幅度提高合金強(qiáng)度并改善位錯(cuò)累積能力；另一方面，由于冷擠壓變形引入作為優(yōu)先形核位置和短路擴(kuò)散通道的位錯(cuò)，再時(shí)效過(guò)程中基體溶質(zhì)原子能夠充分析出、以及晶界析出相能夠充分粗化，從而造成鄰近基體和晶界PFZ以及晶界析出相和晶界PFZ這2種腐蝕微電池模式均無(wú)法以連續(xù)分布形式存在，從而有利于消除合金晶間腐蝕敏感性。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中提高鋁合金強(qiáng)度和抗晶間腐蝕性能的方法的流程圖；圖2所示為本發(fā)明不同實(shí)施例中6061鋁合金的拉伸工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線(UA：180℃/2h欠時(shí)效，PA：180℃/6h峰值時(shí)效，CR75和CR85：75％和85％壓下量冷軋，RA：100℃/48h低溫再時(shí)效)圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例6中鋁合金的晶間腐蝕測(cè)試后的金相照片(a對(duì)應(yīng)實(shí)施例1；b對(duì)應(yīng)實(shí)施例6)。具體實(shí)施方式本發(fā)明通過(guò)下列實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明：根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。參圖1所示，本實(shí)施例以6061鋁合金為原材料，基于常規(guī)冷軋變形工藝，初步研究了“預(yù)時(shí)效+冷軋變形+再時(shí)效”處理對(duì)6061鋁合金拉伸力學(xué)性能和晶間腐蝕敏感性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：從圖2和表1可以看出，經(jīng)550℃/1h固溶處理和水淬，以及180℃/2h欠時(shí)效和180℃/6h峰值時(shí)效，6061鋁合金抗拉強(qiáng)度(UTS)分別為354MPa和 360MPa，屈服強(qiáng)度(YS)分別為327MPa和348MPa，斷裂延伸率(Et)分別為18.2％和13.6％，均勻延伸率(Eu)分別為12％和10％；對(duì)于180℃/2h欠時(shí)效試樣，經(jīng)75％或85％壓下量冷軋變形后，合金出現(xiàn)顯著加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度大幅增加而延伸率急劇下降。例如，75％壓下量冷軋合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為520MPa和517MPa，斷裂延伸率和均勻延伸率分別為4.5％和1％；85％壓下量冷軋合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為635MPa和606MPa，斷裂延伸率和均勻延伸率分別為3.4％和0.4％。當(dāng)75％壓下量冷軋合金進(jìn)行100℃/48h再時(shí)效，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高至560MPa和542MPa，斷裂延伸率和均勻延伸率也分別回升至8.5％和7％；85％壓下量冷軋合金100℃/48h再時(shí)效后，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別增加至656MPa和626MPa，斷裂延伸率和均勻延伸率分別為7.7％和5.3％。表1不同實(shí)施例中6061鋁合金的拉伸性能TreatmentUTS/MPaYS/MPaEt/％Eu/％實(shí)施例1UA35432718.212實(shí)施例2PA36034813.610實(shí)施例3UA+CR755205174.51實(shí)施例4UA+CR856356063.40.4實(shí)施例5UA+CR75+RA5605428.57實(shí)施例6UA+CR85+RA6566267.75.4圖3中a和b分別為欠時(shí)效(180℃/2h)和欠時(shí)效(180℃/2h)+冷軋變形(85％壓下量)+再時(shí)效(100℃/48h)的6061鋁合金的晶間腐蝕測(cè)試后的金相照片?？梢钥闯?，欠時(shí)效狀態(tài)下合金晶間腐蝕深度達(dá)280μm(圖3a)，而經(jīng)過(guò)冷軋變形(85％壓下量)+再時(shí)效(100℃/48h)后，合金晶間腐蝕敏感性完全消失(圖3b)。從上述拉伸力學(xué)性能和晶間腐蝕敏感性的測(cè)試結(jié)果可以看出，本案提出的“預(yù)時(shí)效+冷軋變形+再時(shí)效”處理，不僅能在保持良好韌/塑性基礎(chǔ)上，大幅提高時(shí)效硬化型6000系鋁合金強(qiáng)度，同時(shí)，合金不存在晶間腐蝕敏感性；更為重要的是，新方法所涉及到的固溶、淬火、時(shí)效及冷軋等均是鋁板常規(guī)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因此，具有廣闊的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用前景。鑒于冷擠壓金屬材料 的形變強(qiáng)化效果通常要顯著高于冷軋變形。在此，還需要說(shuō)明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。最后，還需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3