本發明涉及鋁合金加工，具體為一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝。

背景技術：

1、隨著航空航天、軌道交通、新能源汽車、手機、筆記本電腦等產業的快速發展，對高性能鋁合金材料的需求日益增加，這些行業要求材料能夠保持輕量化的同時具有高強度以及較高的高韌性。7系鋁合金中含有zn、mg等合金元素，為al-zn-mg-cu合金，由于具有極高的強度，因而被應用于航空航天及軍工等領域。在民用領域，7系鋁合金也被用于汽車保險桿以及消費性電子器件的外殼制造。在軍工領域，通常要求7系鋁合金具有較高的強度和斷裂韌性及耐腐蝕性能，而在消費性電子領域更多的要求7系材料具有較高的強度以及耐腐蝕性能。但?7050?鋁合金在制坯過程中容易因合金化程度較高，結晶溫度范圍寬，因此熔鑄困難，容易導致晶界共晶組織粗大并產生枝晶偏析，后續加工過程易開裂。因此需要對7050鋁合金型材的組成和加工工藝作進一步優化和改進，以優化7050鋁合金型材的性能。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，以解決現有技術中存在的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，所述加工工藝包括以下步驟：

3、（1）按照7050鋁合金化學成分組成及其含量配料，750~800℃下熔化，熔化后加入硅粉和粒徑為50~80nm的納米tic，攪拌均勻得到合金初液；所述合金初液中化學成分組成按質量分數為6.14zn，2.32mg，1.42cu，0.54ti，0.30mn，0.15cr，0.11fe，0.25si；

4、（2）將步驟（1）中的合金初液在保溫爐中進行精煉、除渣、除氣、攪拌和扒渣處理，在線使用氬氣除氣、陶瓷過濾板過濾后，得到合金精煉液；

5、（3）將步驟（2）中得到的合金精煉液使用半連續鑄造法進行鑄造，得到鑄錠；

6、（4）將鑄錠加熱至420-460℃，模具加熱到430-470℃，擠壓筒加熱至420-450℃；在溫度達標后開始擠壓；擠壓出口速度控制為2.5-3.5m/min；擠壓出口溫度控制為470-490℃；在擠壓出口進行在線水淬處理，水溫20-40℃；冷卻到50℃以下；擠壓完畢后，對擠壓件進行矯直處理，矯直拉伸量為0?.5～0.8％；

7、（5）將矯直后板材鋸切為所需長度，對鋁合金型材進行固溶處理；

8、（6）固溶處理后，進行四級人工時效處理；

9、（7）四級人工時效處理結束后，對鋁合金型材進行硬質陽極氧化處理，最后制得輕量化高硬高強鋁型材。

10、進一步的，步驟（5）中所述固溶處理為將鋁合金型材加熱到465-470℃，保溫35~55min，保溫結束后在20-40℃水中淬火。

11、進一步的，步驟（6）中所述四級人工時效處理包括第一段高溫時效處理，第二段低溫時效處理，第三段高溫時效處理，第四段低溫時效處理。

12、進一步的，所述第一段高溫時效處理為將鋁合金型材加熱至180~190℃，保溫10~12h，空冷至室溫；第二段低溫時效處理為加熱至125-135℃，保溫10~12h，空冷至室溫；第三段高溫時效處理為加熱至165~175℃，保溫10~12h，空冷至室溫；第四段低溫時效處理為加熱至105~115℃，保溫10~12h，空冷至室溫。

13、進一步的，步驟（7）中所述硬質陽極氧化處理為先對鋁合金型材預處理，配制電解液，然后在50~120v電壓，電流密度0.6~4.5a/dm2的條件下，處理80~90min。

14、進一步的，所述鋁合金型材預處理為在鋁合金型材上鉆孔攻絲，連接導線，依次采用?700~1100?號的砂紙打磨試片；打磨后，依次使用去離子、無水乙醇、丙酮處理，最后用熱風吹干。

15、進一步的，所述電解液為質量份數為170~180g/l的h2so4溶液，溶液溫度為-3~-5℃。

16、與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：

17、本發明提供一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，制備的鋁型材實現輕量化的基礎上，提高了鋁材的硬度和強度。

18、本發明將7050鋁合金進行熔煉，熔煉的過程中增加額外的si元素，提高鋁型材中si元素的含量，增加合金中亞穩定的al-si相，進一步輔助氧化鋁晶體的形成，促進氧化鋁的穩定性，提高鋁合金的耐腐蝕性，同時為鋁合金后期進行選擇性激光熔化提供低熔點相，有效減少7050鋁合金激光焊接過程造成的裂紋，使鋁型材在汽車輕量化應用中得以發揮更好的應用效果，同時，在鋁合金中添加納米tic，在7050鋁合金形成的過程中，為鋁合金提供大量有效的異質核心，使鋁在結晶的過程中，液池被分割得更加細密均勻，使由共晶反應產生的沿晶界分布的第二相變得細小均勻，最終得到細化程度高的鋁合金型材，有效提高鋁合金型材的硬度。

19、其次，采用多級人工時效處理，為鋁合金中析出相的形核提供了更多的能量，為形核的長大留存的足夠的時間，形成的析出相細小而均一，使鋁合金有效阻礙位錯運動，提高材料的強度，并形成穩定的結構，有效對抗腐蝕性物質給材料帶來的傷害，最后對重鑄的7050鋁合金型材進行陽極氧化表面處理，在鋁合金型材表面形成硬質致密氧化膜，減少鋁材表面孔隙率，增強鋁材的硬度，延長鋁材的使用壽命。

技術特征：

1.一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括以下步驟：

2.根據權利要求2所述的一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，步驟（5）中所述固溶處理為將鋁合金型材加熱到465-470℃，保溫35~55min，保溫結束后在20-40℃水中淬火。

3.根據權利要求2所述的一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，步驟（6）中所述四級人工時效處理包括第一段高溫時效處理，第二段低溫時效處理，第三段高溫時效處理，第四段低溫時效處理。

4.根據權利要求4所述的一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，所述第一段高溫時效處理為將鋁合金型材加熱至180~190℃，保溫10~12h，空冷至室溫；第二段低溫時效處理為加熱至125-135℃，保溫10~12h，空冷至室溫；第三段高溫時效處理為加熱至165~175℃，保溫10~12h，空冷至室溫；第四段低溫時效處理為加熱至105~115℃，保溫10~12h，空冷至室溫。

5.根據權利要求2所述的一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，步驟（7）中所述硬質陽極氧化處理為先對鋁合金型材預處理，配制電解液，然后在50~120v電壓，電流密度0.6~4.5a/dm2的條件下，處理80~90min。

6.根據權利要求6所述的一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，所述鋁合金型材預處理為在鋁合金型材上鉆孔攻絲，連接導線，依次采用?700~1100?號的砂紙打磨試片；打磨后，依次使用去離子、無水乙醇、丙酮處理，最后用熱風吹干。

7.根據權利要求6所述的一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，其特征在于，所述電解液為質量份數為170~180g/l的h2so4溶液，溶液溫度為-3~-5℃。

技術總結
本發明公開了一種輕量化高硬高強鋁型材的加工工藝，涉及鋁合金加工技術領域。本發明將7050鋁合金型材進行熔煉，熔煉的過程中增加額外的Si元素，提高7050鋁合金板材中Si元素的含量，增加合金中亞穩定的Al?Si相，同時加入納米TiC，有效細化制備的鋁合金型材，其次，采用多級人工時效處理，為鋁合金中析出相的形核提供了更多的能量，為形核的長大留存的足夠的時間，最后對重鑄的7050鋁合金型材進行陽極氧化表面處理，在鋁合金型材表面形成硬質致密氧化膜，減少鋁材表面孔隙率，增強鋁材的硬度，延長鋁材的使用壽命。本發明制備的鋁型材高強高硬并在汽車輕量化應用過程中有效降低裂紋的產生。

技術研發人員：何曉瑜,徐偉
受保護的技術使用者：江陰協宏金屬制品有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28