本發(fā)明屬于有色金屬強化處理領(lǐng)域，特別是涉及到一種在航空、航天和交通運輸行業(yè)應(yīng)用廣泛地al-cu-mg鋁合金同步強韌化加工工藝方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的工業(yè)上廣泛應(yīng)用al-cu-mg鋁合金，是常見的可熱處理強化型合金。國外代號為2×××系列合金，國內(nèi)代號為ly××系列合金。由于該合金體系應(yīng)用多年，各工業(yè)企業(yè)采用一種規(guī)定性熱處理方法。其方法為：495℃條件下固溶化處理后為增加強度施以室溫條件下5％左右的永久冷拉伸變形以去除殘留應(yīng)力，再經(jīng)室溫條件下的自然時效(即t351加工工藝方法)。經(jīng)該工藝處理后合金具有較高的強度(400mpa左右)、優(yōu)異的抗疲勞性能和一定的抗腐蝕能力。

為了滿足航空、航天和交通運輸業(yè)對該系列鋁合金綜合性能的要求，充分挖掘合金的使用性能，近年來國際上出現(xiàn)了利用等徑角擠壓(ecap,equalchannelangularpressing)，高壓扭轉(zhuǎn)(hpt,highpressuretorsion)，摩擦攪拌(fsp，frictionstirprocessing)和反復疊軋等劇烈塑性變形方法顯著提高純金屬和合金的強度的報道。但大都無法解決合金強韌性“倒置關(guān)系”的難題。

由于2系列鋁合金是可熱處理型合金，通過熱處理可以調(diào)控鋁合金組織結(jié)構(gòu)，因而目前可以利用劇烈索性變形和熱處理結(jié)合的方法提高該系合金的性能。

cheng等利用液氮條件下冷軋變形和隨后的時效處理可使2xxx和7xxx系列鋁合金的屈服強度分別達到580mpa和650mpa，伸長率分別達到18％和8.9％。kim等利用ecap和時效方式使2xxx合金顯著提高強度的同時保持較高伸長率。但液氮環(huán)境下的軋制工藝適于實驗性質(zhì)的理論研究，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，通過劇烈塑性變形加上淬火后的時效處理方法，其加工工藝簡便、步驟簡潔、操作方便的適于工業(yè)生產(chǎn)、有效挖掘合金性能，且有效解決鋁合金強塑性“倒置關(guān)系”。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，采用室溫條件下冷軋加人工時效處理，其主要步驟如下：

第一步：固溶處理：樣品進行495℃±10℃條件下50～70min的固溶處理；

第二步：水淬處理：將樣品取出后立即投入到溫度為20～30℃水中，保持時間為20～40min；

第三步：室溫冷軋加工：在室溫冷軋將上述切割后樣品進行冷軋，控制每次壓縮比不超過5％，進行多道次小壓縮量冷軋；

第四步：人工時效處理：在185℃±10℃不同時間的時效熱處理。

所述的al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，固溶后水淬處理時，樣品轉(zhuǎn)移時間<3s。

所述的al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，壓縮比為：(壓縮前板料厚度-壓塑后板料厚度)/壓縮前板料厚度，總壓縮比為10％至50％。

所述的al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，時效時間不超過800min。

所述的al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，時效時間優(yōu)選為600～780min。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

1、本發(fā)明al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝包括合金的固溶處理、淬火、室溫條件下的冷軋?zhí)幚怼⑷斯r效處理和自然時效等步驟，提高了該系合金的抗拉強度極限、屈服強度極限和延伸率。與傳統(tǒng)的t351工藝方法比較，通過該加工工藝處理的合金屈服強度提升了64％，伸長率提高95％，達到了同時提高合金強度和塑性的目的。

2、采用本發(fā)明加工工藝可以用于型材生產(chǎn)企業(yè)，在不增加設(shè)備投入條件下，利用現(xiàn)有的軋制和熱處理設(shè)備，在常溫下經(jīng)濟地生產(chǎn)出具有更高屈服強度和更好延伸率的2×××系列合金，從而滿足航空、航天和交通運輸企業(yè)對該系合金性能的更高需求。

3、本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、可顯著提升鋁合金強塑性配合，又適于工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

圖1(a)-圖1(b)為t351處理樣品與同步強韌化加工工藝樣品的σ0.2和δ比較。其中，圖1(a)為σ0.2隨時效時間變化曲線，圖1(b)為δ隨時效時間變化曲線。

具體實施方式

下面，結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進一步詳細闡述。

實施例1

本實施例中，對厚度為t＝5mm的板狀2024鋁合金樣品的同步強韌化加工，該al-cu-mg合金同步強韌化加工工藝，包括以下步驟：

步驟一、固溶處理：將箱式電阻爐的溫度調(diào)控至490℃，當溫度達到設(shè)定值時將樣品放于箱式電阻爐中進行495℃×60min的固溶時效處理，固溶時效處理時溫差嚴格控制在±5℃范圍內(nèi)。

步驟二、水淬處理：將樣品從箱式電阻爐中取出后立即投入到溫度為25℃水中，保持時間為30min，轉(zhuǎn)移時間不要超過3s。

步驟三、冷軋?zhí)幚恚核愫髽悠愤M行室溫條件下的多道次小壓縮量的冷軋加工。壓縮比定義為：(壓縮前板料厚度-壓塑后板料厚度)/壓縮前板料厚度。單次壓縮比不超過5％，總壓縮比為10％至50％。

步驟三、人工時效處理：時效溫度為185℃±10℃，時效時間不超過800min(一般為600min至780min)。

如圖1(a)-圖1(b)所示，通過實測可得，與t351處理方法比較，同步強韌化加工工藝的樣品屈服強度提升了64％，伸長率提高95％。結(jié)果表明，本發(fā)明同步強韌化加工工藝有效地解決了合金強度提過程中韌度的下降的“倒置關(guān)系”，使合金具有了更好的強韌性配合。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有色金屬強化處理領(lǐng)域，特別是涉及到一種在航空、航天和交通運輸行業(yè)應(yīng)用廣泛地Al?Cu?Mg鋁合金同步強韌化加工工藝方法。該方法包括合金的固溶處理、淬火、室溫條件下的冷軋?zhí)幚?、人工時效處理和自然時效等步驟，提高了該系合金的抗拉強度極限、屈服強度極限和延伸率。與傳統(tǒng)的T351工藝方法比較，通過該加工工藝處理的合金屈服強度提升了64％，伸長率提高95％，達到了同時提高合金強度和塑性的目的。利用現(xiàn)有的軋制和熱處理設(shè)備，在常溫下經(jīng)濟地生產(chǎn)出具有更高屈服強度和更好延伸率的2×××系列合金，從而滿足航空、航天和交通運輸企業(yè)對該系合金性能的更高需求。

技術(shù)研發(fā)人員：楊志卿;趙云龍;馬秀良
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院金屬研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.01.20
技術(shù)公布日：2017.09.12