本發(fā)明涉及一種Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的三級升溫固溶熱處理工藝，屬于鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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高強度高韌性Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金具有密度低、強度高、耐腐蝕、熱加工性能好等優(yōu)點，是航空航天、交通運輸領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料。隨著航空航天、交通運輸?shù)裙I(yè)技術(shù)的發(fā)展，對結(jié)構(gòu)材料的要求逐漸提高。通過微合金化可以有效抑制Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金再結(jié)晶和晶粒長大、保持變形回復(fù)組織。Zr、Sc是到目前為止所發(fā)現(xiàn)的對抑制鋁合金再結(jié)晶最為有效的兩種合金元素，在鋁合金中復(fù)合添加Zr、Sc可提高Al-Mg-Si-Cu合金的強度、塑性、耐蝕和焊接等性能。另外，鋁合金中復(fù)合添加Zr、Sc對合金熱處理過程中的組織性能變化有著顯著影響，當(dāng)前對Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金熱處理技術(shù)的認識還不夠深入和系統(tǒng)，缺乏有效的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)積累，因此亟待對Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的熱處理工藝開展系統(tǒng)深入的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，本發(fā)明一種Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的多級熱處理工藝，包括固溶處理和時效處理，所述固溶處理采用三級強化升溫，所述固溶處理啟始溫度在230±5℃溫度下保溫1-2小時，然后所述固溶處理溫升溫至550±5℃溫度下保溫1-2小時，最后所述固溶處理溫度升溫至575±5℃保溫0.5-1小時，所述時效處理為單級時效處理，并且處理時間滿足：在170℃溫度下保溫12-16小時。

作為優(yōu)選，所述Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的化學(xué)成分為：Mg的質(zhì)量分數(shù) 為1.0％～1.4％，Si的質(zhì)量分數(shù)為0.8％～1.3％，Cu的質(zhì)量分數(shù)為0.9％～1.3％，Zr的質(zhì)量分數(shù)為0.05％～0.15％，Sc的質(zhì)量分數(shù)為0.02％～0.06％，其余組分為Al。

作為優(yōu)選，所述固溶處理在溫度575±5℃保溫0.5-1小時后立即在室溫的水中淬火5分鐘。

作為優(yōu)選，所述淬火轉(zhuǎn)移時間小于10秒鐘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處是：本發(fā)明系統(tǒng)研究了固溶溫度，固溶時間對一種Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金力學(xué)性能及微觀組織的影響。通常情況，在不發(fā)生過燒的狀態(tài)下，固溶溫度越高，回溶的合金元素濃度也就越大，也就提高了合金的固溶程度，淬火后的過飽和固溶體的濃度也就越高，使合金時效析出的相變驅(qū)動力增大，析出相增加，時效后產(chǎn)生的析出相細小、彌散沿晶界分布，阻礙位錯運動，從而可以提高合金的強度；而影響固溶處理的主要因素有固溶溫度、保溫時間和冷卻速度，其中固溶溫度的影響最大，而保溫時間也對合金強度有較大的影響，合金第二相粒子有足夠的時間溶入基體中，在隨后的淬火中形成過飽和固溶體，從而在時效過程中析出更多的強化相，因此強度提高，然而固溶處理時的加熱，除了發(fā)生強化相溶解外，也可能發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長大過程，因此固溶溫度不宜過高，保溫時間不宜過長。合金中加入Zr、Sc后，其在熱處理過程中抑制再結(jié)晶的能力顯著增強，固溶熱處理的溫度可以適當(dāng)提高。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明采用了三級升溫強化固溶處理的技術(shù)方案，使該合金首先在230±5℃溫度下保溫1-2小時，然后升溫至550±5℃溫度下保溫1-2小時，最后升溫至575±5℃保溫0.5-1小時后立即取出水淬；然后進行單級時效熱處理：在170℃溫度下保溫12-16小時；第一級固溶處理屬于針對Al3Zr、Al3Sc的低溫預(yù)處理，通過高溫處理之前適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來控制Al3Zr、Al3Sc彌散相的尺寸及其彌散程度；第二級固溶熱處理為常規(guī)處理，其目的是使合金中Mg、Si、 Cu等強化元素固溶，在此階段大部分低熔點化合物溶解于鋁基體內(nèi)，但依然會有少量化合物未溶解；第三級固溶熱處理為強化處理，隨著溫度升高，Mg、Si、Cu等強化元素的固溶程度進一步提高；通過三級升溫強化固溶處理，一方面合金中大部分低熔點等原子均勻細小的分布在晶界處，達到抑制固溶處理后再結(jié)晶晶粒長大的目的，另一方面鋁基體中強化元素濃度升高，為隨后的時效處理提供良好的基礎(chǔ)。而單級固溶處理中原子來不及均勻擴散就發(fā)生了自身的長大，導(dǎo)致抑制再結(jié)晶晶粒長大的效果減弱，另外合金元素在鋁基體中的濃度也低于三級固溶。因此三級固溶較單級固溶可以顯著提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明提供的鋁合金的固溶熱處理方法提高了一種Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的性能，使該合金的抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到：443MPa、370MPa、18％。因此擴大了該種鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

附圖說明：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

附圖1為本發(fā)明實施例Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的化學(xué)成分表；

附圖2為本發(fā)明實施例Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金三級固溶時效處理后力學(xué)性能表；

附圖3為為本發(fā)明實施例Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金單級固溶時效處理后力學(xué)性能表；

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細描述，圖1至圖3所示的一種Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的多級熱處理工藝，包括固溶處理和時效處理，所述固溶處理采用三級強化升溫，所述固溶處理啟始溫度在230±5℃溫度下保溫1-2小時，然后所述固溶處理溫升溫至550±5℃溫度下保溫1-2小時，最后所述固溶處理溫度升溫至575±5℃保溫0.5-1小時，所述時效處理為單級時效處 理，并且處理時間滿足：在170℃溫度下保溫12-16小時。

為了保證Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的力學(xué)性能，所述Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金的化學(xué)成分為：Mg的質(zhì)量分數(shù)為1.0％～1.4％，Si的質(zhì)量分數(shù)為0.8％～1.3％，Cu的質(zhì)量分數(shù)為0.9％～1.3％，Zr的質(zhì)量分數(shù)為0.05％～0.15％，Sc的質(zhì)量分數(shù)為0.02％～0.06％，其余組分為Al。

為了保證Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金在固溶處理時能達到可控和可靠的力學(xué)性能，所述固溶處理在溫度575±5℃保溫0.5-1小時后立即在室溫的水中淬火5分鐘。

為了保證Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金在淬火后能達到一個滿意的力學(xué)性能，所述淬火轉(zhuǎn)移時間小于10秒鐘。

具體的，將成分如圖1所示的Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金擠壓棒材放入電阻爐進行三級固溶處理：首先在230℃溫度下保溫1小時，然后升溫至550℃溫度下保溫2小時，最后升溫至575℃保溫0.5小時后立即在室溫的水中淬火5分鐘，其中淬火轉(zhuǎn)移時間小于10秒；然后進行單級時效熱處理：在170℃溫度下保溫14小時。圖2是棒材固溶時效處理后的性能。

對比例

將同樣成分的Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金擠壓棒材放入電阻爐進行單級固溶處理：升溫至550℃溫度下保溫2小時，然后在室溫的水中淬火5分鐘，其中淬火轉(zhuǎn)移時間小于10秒；然后進行單級時效熱處理：在170℃溫度下保溫14小時。圖3是棒材固溶時效處理后的性能。

從圖2和圖3可以看出，同樣成分的Al-Mg-Si-Cu-Zr-Sc鋁合金，在經(jīng)過三級升溫固溶處理后，其抗拉強度、屈服強度、斷后延伸率均比單級固溶處理有了較明顯的提高。

需要強調(diào)的是：以上僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何 形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。