一種提高2618耐熱鋁合金強韌性的新型形變熱處理方法技術

一種提高2618耐熱鋁合金強韌性的新型形變熱處理方法，包括下述步驟：（1）固溶處理，處理溫度為530℃，保溫時間為30min；（2）等徑角擠壓冷變形（ECAP）：將固溶后的2618鋁合金加工成條狀試樣，進行1道次冷擠壓變形；（3）短時再結晶退火：再結晶退火溫度為530℃，保溫時間5~30min；（4）時效處理，時效溫度為200℃，保溫時間5~20h。本發明專利技術對2618耐熱鋁合金采用固溶處理—冷變形—短時再結晶—時效處理，這種新型形變熱處理工藝操作簡單方便，能制備出晶粒組織細小、綜合力學性能良好的2618耐熱鋁合金。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種同時改善耐熱鋁合金的強度、塑性和斷裂韌性的新型形變熱處理工藝，特別是指一種2618耐熱鋁合金的形變熱處理工藝。屬于金屬材料形變熱處理工藝

技術介紹
2618耐熱鋁合金是一種通過添加合適含量的Fe、Ni元素以引進金屬間化合相Al9FeNi相的Al-Cu-Mg系合金。這種合金屬于可熱處理的合金，因其良好的高強輕質性能和耐熱性能而廣泛應用于航空航天業和汽車工業。一直以來，為提高2618合金的室溫和高溫性能，2618合金生產廠家及有關研究單位進行了諸如合金化及確定合理的合金化元素的含 量、優化該合金的熱處理工藝及微合金化等方面的研究工作。專利CN 101245430A“一種耐熱性Al-Cu-Mg-Ag合金”公開了通過調整Al-Cu-Mg-Ag系合金中各微量元素的含量及比例，使該合金獲得細小彌散的強化組織，從而使合金具有優異的室溫力學性能、高溫持久性能、高溫短時拉伸性能和良好的長時間熱暴露后的組織與力學性能。專利CN200710034858. X、CN200710192544. 2、CN2007100360721. I中公開了采用稀土元素進行微合金化處理，使鑄態Al-Cu-Mg-Ag合金晶粒細化,然后再進行熱擠壓及固溶時效處理,可改善合金的時效析出過程，提高該合金的耐熱性能，但由于熱擠壓變形后合金的晶粒仍較粗大，合金的力學性能提高有限。目前，在市場上銷售的國產2618合金雖在成分上與國外發達的沒有太大差異，但在力學性能上仍存在一定差距，一些重大軍工項目需求的高質量2618耐熱鋁合金仍依賴進口。已有的研究報道表明，提高2168耐熱鋁合金強度和耐熱性的措施和手段都不同程度地降低該合金的塑性和韌性。因此充分挖掘2618耐熱鋁合金的潛力，在保證其室溫塑性和韌性的基礎上、大幅度提高該合金的強度和耐熱性是一種必然趨勢，具有很強的現實意義和使用價值。
技術實現思路
本專利技術的目的是，針對2618耐熱鋁合金、提供了一種固溶處理一變形一短時再結晶一時效處理的新型形變熱處理工藝，制備綜合力學性能良好的2618耐熱鋁合金。一種提高2618耐熱鋁合金強韌性的新型形變熱處理工藝方法，包括以下步驟 A.固溶處理將2618耐熱鋁合金進行固溶處理，固溶溫度為530cC保溫時間為30min; B.等徑角冷擠壓(ECAP):將A步驟中得到的2618耐熱鋁合金材料，加工成條狀試樣，進行等徑角冷擠壓變形； C.短時再結晶退火將B步驟中所得到的冷擠壓變形試樣加熱至530T保溫5 30min后取出空冷； D.時效處理將C步驟中得到的試樣加熱到200 C保溫5 20h，取出空冷。上述方法中所述A步驟中將試樣放入鹽浴爐中加熱，溫度誤差不超過± At。所述B步驟中，在WE-30型300kN液壓式萬能試驗機上用ECAP模具進行變形，壓下速度約為0_15π ιι S 1。ECAP模具內角φ = P，外角ψ = 22°。所述B步驟等徑角擠壓過程中采用MoS2做潤滑劑。所述C步驟中將B步驟中的擠壓變形試樣在SK2-4-10型管式電阻爐中加熱至530 aC保溫5 30min后取出空冷。鋁合金經過固溶時效處理后可以明顯提高其強度，采用普通的形變熱處理可進一步提高鋁合金的抗拉強度，但是其塑性和韌性明顯降低。等徑角擠壓后材料由于高的位錯密度，晶界滑移和晶粒細化使材料的屈服強度得到一定程度的提高，但是經過一般的熱處理工藝處理后，會發生再結晶和晶粒長大，從而失去其強韌化作用。如果在變形后進行時效處理，雖然合金的強度有所提高，但是合金的延伸率明顯下降。··使用本專利技術的新型形變熱處理工藝既能保留冷變形強化作用，又能有效細化鋁合金的晶粒組織，在提高鋁合金強度的同時能保證其具有較高的塑性和韌性，即使鋁合金具有更好的綜合力學性能。固溶處理使得鋁合金中的第二相得以溶解在基體中，冷擠壓變形能產生高密度的位錯，在固溶溫度下進行短時再結晶退火能使鋁合金得到細小的晶粒組織而不析出第二相，從而不影響隨后的時效強化效果。時效強化和細晶強韌化的綜合作用，使2618耐熱鋁合金具有較好的綜合力學性能。固溶處理一冷變形一短時再結晶退火一時效處理是一種新型形變熱處理工藝，本專利技術工藝方法簡單、操作方便，能使2618耐熱鋁合金的的強韌性得到明顯改善。附圖說明圖I是本專利技術工藝流程不意 圖2 (a)是2618合金經固溶處理一變形一短時再結晶退火5min—時效處理后的顯微組織照片； 圖2(b)是2618合金經固溶處理一變形一短時再結晶退火15min—時效處理后的顯微組織照片； 圖2(c)是2618合金經固溶處理一變形一短時再結晶退火30min—時效處理后的顯微組織照片； 圖3是2618合金經固溶處理一時效處理后的顯微組織照片； 圖4是2618合金經固溶處理一變形一時效處理顯微組織照片。具體實施例方式下面將結合附圖及典型案例對本專利技術做進一步說明。實施例一圖I為本專利技術的新型形變熱處理工藝路線示意圖。材料試樣采用西南鋁生產的2618耐熱鋁合金，其化學成分(質量分數，下同)Cu為2. 63%，Mg為I. 59%，Fe為I.11%, Ni 為 I. 08%, Si 為 O. 13%, Mn 為 O. 15%, Ti〈0. 1%, Ζη〈0· 1%，其他雜質含量〈O. 05%,其余為鋁。將材料加熱至530 保溫30min固溶處理后水淬。將固溶處理后的2618鋁合金在WE-30型300kN液壓式萬能試驗機上用ECAP模具進行I道次擠壓變形，壓下速度約為OLlSmn S-1。ECAP模具內角平=90°，外角嘩=22**，擠壓過程中采用MoS2作為潤滑齊U。將試樣沿擠壓軸向切割成5mm X 6mm X 12mm的試樣,在SK2-4-10型管式電阻爐中加熱至530 tC保溫5min進行短時再結晶后芏厶。然后將試樣進行峰值時效處理，時效溫度為200 *^、保溫121!。顯微組織如圖2(a)所示，可以隱約發現未完全再結晶的組織特征，試樣的觀察面是平行于擠壓方向平面(下同)。合金的力學性能見表1，由于時效強化和細晶強化作用及部分變形強化使該工藝條件下合金具有較好的強度和塑性。 霍I不闕工藝條frT 26is 含金《力學性IgI ! !1延_率I「Μι ) __42J__15-2Ig 溶+變4S511. I Jr— ,^ 時再Si晶 5tuill-PT%■+i...........................................ΙΙΙ-Ι ....................................................................................................................................................................................................: ΛΛΙI ^ βI-- 時再a晶15 油i-時汶徹10................................................................................................本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高2618耐熱鋁合金強韌性的新型形變熱處理方法，包括下述步驟：A：固溶處理將2618耐熱鋁合金進行固溶處理，固溶溫度為530℃，保溫時間30分鐘；B：等徑角擠壓冷變形將A步驟中得到的2618鋁合金加工成條狀試樣，然后進行一道次等徑角擠壓冷變形；C：短時再結晶將B步驟中所得到的擠壓變形試樣加熱至530？℃，保溫時間為5~30min；D：時效處理將C步驟中得到的試樣加熱到200℃，保溫5~20h，取出空冷。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王建華，伍波，蘇旭平，涂浩，劉亞，吳長軍，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：