[发明专利]一种航空铝合金的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于航空飞行领域，具体涉及一种航空铝合金的热处理方法。

背景技术

在航空、航天、兵器系统所使用的铝合金是5XXX(铝-镁)和6XXX(铝-镁-硅)系列合金为主，并且这些板材被形成为具有达到2mm的厚度，以增加铝合金的强度和硬度。

在航空、航天使用的可模塑性方面，铝-镁合金则优于铝-镁-硅合金，并且被应用于具有复杂形状的内板和外板。

然而，铝-镁合金的的问题在于：它们显示由位错之间的相互作用引导起的在其表面上形成的拉伸应变纹，从而使板材的表面质量劣化，上述相互作用在冲压或其他变形过程中导致塑性形变和Al-Si的沉淀物。即，由于变形过程中的应变在合金元素沉淀所形成的沉淀物周围产生的动态应变时效(dynamic strain aging)和非均匀变形所引起的，上述合金元素的加入是为了获得高延伸率和高可成形性。

另外，在生产铝合金管材退火设备都是采用走式炉或箱式炉，在对材料热处理的时候，无法对连续对生产的铝管进行热处理，而实际生产中经常需要连续生产，产品比较长，对于这种长度较长的铝管目前没有良好的热处理方法，而一般热处理过后的产品的晶粒较大，导致抗拉、屈服和延伸效果都不甚理想，无法达到产品要求。

对于航空铝合金，减轻重量和降低能耗为其首选。因此，铝合金的比强度和比刚度的要求则相对较高。但铝合金虽然具有较高的强度，它较低的断裂延性却制约了它的应用。传统的热处理工艺，虽然在一定程度上提高了铝合金的断裂延性，但却牺牲了铝合金的一定强度。

因此，如何同时提高铝合金的强度和断裂延性则成为材料研究学者需要迫切解决的问题。

发明内容

本发明的技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种获得高延伸率和高可成形性，并且同时提高铝合金的强度和断裂延性的航空铝合金的热处理方法。

实现本发明技术目的的技术方案是：一种航空铝合金的热处理方法，该方法包括将铝合金依次进行固溶处理、淬火处理、冷轧处理和时效处理的同时，还包括以下步骤：

对铝棒进行加热处理，置于500°～550°的高温环境下进行第一次热处理，热处理时间3.3～4小时；

对加热处理后的铝棒进行连续挤压，最终道次以45％～50％的压下率对铝合金板进行冷轧；

将挤压后的铝棒快速冷却至大气温度，快速冷却时以0°～10°的低温快速冷却所述铝棒；

对冷却后的铝棒进行高速拉拨形成铝合金；

对冷轧处理后的铝合金放入中频炉加温，同时进行高温退火处理；

将所述铝合金置于230°～300°的高温环境下进行第二次热处理，处理时间1～1.5小时；

将经过第二次热处理的铝合金处于零下230°～零下300°的超低温环境下进行第二次冷轧处理；

对第二次冷轧处理后的铝合金放入中频炉加温，同时进行低温退火处理；

将铝合金进行淬火处理。

作为上述技术方案的进一步优化，所述淬火处理后的铝合金再多次浸入液氮中横向和/或纵向交替冷轧，使得铝合金的单次变形量为5％～10％，总变形量为60％～90％。

作为上述技术方案的进一步优化，所述低温退火处理阶段还包括，将超低温冷轧处理后的铝合金在零下230°～零下300°的环境下保温3～7小时。

作为上述技术方案的进一步优化，所述淬火处理的介质为大气温度的常温自来水。

作为上述技术方案的进一步优化，所述退火处理的退火时间为1～3秒。

作为上述技术方案的进一步优化，所述铝合金的具体含量为包括95.35～96.45wt％的Al、3.0～3.8wt％的Mg、0.2～0.5wt％的Mn以及0.35wt％的Fe的AA5454铝-镁合金板。

作为上述技术方案的进一步优化，其中以45％～50％的压下率对所述铝合金进行冷轧，使得剪切应力被施加于所述铝合金的表面，并且显现出剪切结构为{001}<110>。

与现有技术相比，本发明一种航空铝合金的热处理方法的有益效果主要表现为：有效地获得高延伸率和高可成形性的铝合金，并且同时提高铝合金的强度和断裂延性。

附图说明

图1所示为本发明一种航空铝合金的热处理方法的流程方框图。

具体实施方式

作为本发明一种航空铝合金的热处理方法的最佳实施例之一，参见附图1，该方法包括将铝合金依次进行固溶处理、淬火处理、冷轧处理和时效处理的同时，还包括以下步骤：