2219鋁合金的時效熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種2219鋁合金的時效熱處理方法，屬于鋁合金熱處理【技術領域】。該方法包括以下過程：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)移時間小于10秒，最后在160°C~190°C溫度下時效處理1~21小時。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：通過控制變量的方法系統(tǒng)研究了熱處理參數(shù)對2219鋁合金力學性能的影響，使該合金在535°C溫度下固溶40min以及175°C溫度下時效12h時，該合金力學性能得到了提高在很大程度上擴大了該種鋁合金在工業(yè)領域的應用范圍。
【專利說明】2219鋁合金的時效熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種2219鋁合金的時效熱處理方法，屬于鋁合金熱處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鋁合金是飛機和航天器輕量化的首選材料，其中，應用最為廣泛的是2000(A1-Cu)系和7000 (Al-Zn-Mg-Cu)系鋁合金，均屬于可熱處理強化鋁合金(輕合金加工技術，2005,33(8):13-17)。火箭貯箱的工作溫度較低，這就要求它必須具有良好的力學性能及焊接性(導彈與航天運載技術，2001,69(254): 32-46)。我國目前多數(shù)仍采用2A14鋁合金，雖然該種鋁合金具有強度高、熱強性好、可切削性好等優(yōu)點，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性能、斷裂韌性、但是抗應力腐蝕性能及焊接性能較差，因此我國在新一代運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，目前我國對其性能和熱處理技術的認識還不夠深入和系統(tǒng)，對其基本性能主要停留在材料手冊中介紹的內(nèi)容，缺乏有效的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)積累，因此亟待對2219鋁合金的熱處理工藝、變形等對其顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響開展系統(tǒng)深入的研究。
[0003]2219鋁合金屬于Al-Cu 二系可熱處理強化鋁合金。熱處理過程主要包括固溶熱處理和時效熱處理。該種鋁合金是通過在時效過程中，Θ"和Θ '這種析出相在α鋁基體中析出達到強化效果的。一般通過Τ6熱處理和機械熱處理(TMT)的方法來提高可熱處理強化鋁合金的力學性能。目前對于2219鋁合金的熱處理研究并不多，大部分集中在對它的攪拌摩擦焊的研究上，但是對其它系列可熱處理強化鋁合金的研究比較多，研究發(fā)現(xiàn):固溶溫度、固溶時間、淬火轉(zhuǎn)移時間、時效溫度、時效時間、固溶次數(shù)以及時效次數(shù)對鋁合金的微觀組織和力學性能都有明顯影響。AN L1-hui等(Trans.Nonferrous Met.Soc.China.,2012，370 (75))通過機械熱處理的方法研究了預變形對2219鋁合金板材微觀組織和力學性能的影響，研究表明， 隨著預變形量的增加，材料的抗拉強度(和屈服強度(σ s)先增大后變小，在預變形量為1.63%時達到最大抗拉強度和屈服強度，分別為387.96MPa和288.62MPa，此時的延伸率大于 16%。M.Rafi Raza 等(J.Applied Sc1., 2011，1857 (61))通過將合金在535 ° C的條件下固溶48分鐘，然后分別在210 ° C，230 ° C以及240° C時效不同時間，研究了時效溫度以及時效時間對2219鋁合金微觀組織和力學性能的影響，研究表明時效溫度為210 ° C時效時間為4小時的條件下材料的抗拉強度和硬度達到最大分別為410.9 MPa和113.76 HV。經(jīng)過上述方法所得到的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鋁合金強度的熱處理方法，該方法能夠提高該合金的強度而且具有較好的塑性。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案，一種2219鋁合金強度的熱處理方法，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)移時間小于10秒，最后在160° C~190° C溫度下時效處理廣21小時。
[0006]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明通過控制變量(固溶溫度，固溶時間，時效溫度，時效時間)的方法系統(tǒng)研究了固溶溫度，固溶時間，時效溫度以及時效時間對2219鋁合金力學性能及微觀組織的影響，不僅解決了 2219鋁合金數(shù)據(jù)庫不足的問題而且與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明由于采用了上述技術方案，使該合金在535° C溫度下固溶40min以及175° C溫度下時效12h時，大量富銅析出相在時效過程中從基體中彌散析出，該合金的硬度、抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到:153HV、432MPa、310MPa、22%。本發(fā)明提供的鋁合金的熱處理方法提高了 2219鋁合金的強度和硬度。因此擴大了該種鋁合金在工業(yè)領域的應用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實施例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)明實施例1中所得到2219鋁合金材料的力學性能變化曲線圖。
[0009]圖3為本發(fā)明實施例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) 明實施例2中所得到2219鋁合金材料的力學性能變化曲線圖。
[0011]圖5為本發(fā)明實施例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)明實施例3中所得到2219鋁合金材料的力學性能變化曲線圖。
[0013]圖7為本發(fā)明實施例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)明實施例4中所得到2219鋁合金材料的力學性能變化曲線圖。
[0015]圖9為本發(fā)明實施例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)明實施例5中所得到2219鋁合金材料的力學性能變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
實驗所用2219鋁合金薄板由天津航天長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《金屬材料拉伸試驗方法》加工制定。取六組試樣每組試樣取兩個硬度試樣和兩個拉伸試樣，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)移時間小于10秒,最后將試樣在175° C的烘箱中時效處理15 h,然后將試樣空冷。將試樣進行金相組織分析:所用光學顯微鏡的型號為OLYMPUS DP12;硬度測試:所用顯微維氏硬度計的型號為Everone MH-6 ;拉伸性能測試:所用電子萬能試驗機的型號為CSS-44100。硬度、拉伸強度如圖1、圖2所示。
[0018]實施例2
取六組試樣每組試樣取兩個硬度試樣和兩個拉伸試樣，試樣尺寸與實施例一相同。將五組試樣在535° C下分別以5、10、20、30、40 min進行固溶處理，然后在室溫下的水中淬火5min，其中淬火轉(zhuǎn)移時間小于10秒，最后將試樣在175 ° C的烘箱中時效處理15 h，然后將試樣空冷。將試樣進行金相組織分析，硬度和拉伸性能測試，所用測試儀器的型號與實施例一相同。硬度以及拉伸強度如圖3、圖4所示。
[0019]實施例3
取九組試樣每組試樣取兩個硬度試樣和兩個拉伸試樣，試樣尺寸與實施例一相同。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的烘箱中分別時效0h、3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h、24h，然后將試樣空冷。將試樣進行金相組織分析，硬度和拉伸性能測試，所用測試儀器的型號與實施例一相同。硬度以及拉伸強度如圖5、圖6所示。
[0020]實施例4
取十組試樣每組試樣取兩個硬度試樣和兩個拉伸試樣，試樣尺寸與實施例一相同。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的烘箱中分別時效0h、lh、2h、3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h，然后將試樣空冷。將試樣進行金相組織分析，硬度和拉伸性能測試，所用測試儀器的型號與實施例一相同。硬度以及拉伸強度如圖7、圖8所示。
[0021]實施例五
取八組試樣每組試樣取兩個硬度試樣和兩個拉伸試樣，試樣尺寸與實施例一相同。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的烘箱中分別時效0h、20min、40min、2h、4h、6h、8h、10h，然后將試樣空冷。將試樣進行金相組織分析，硬度和拉伸性能測試，所用測試儀器的型號與實施例一相同。硬度以及拉伸強度如圖9、圖10所示。
【權(quán)利要求】
1.一種2219鋁合金強度的熱處理方法，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)移時間小于10秒 ，最后在160° C~190° C溫度下時效處理廣21小時。
【文檔編號】C22F1/057GK103469129SQ201310388626
【公開日】2013年12月25日 申請日期: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 申請人:天津大學