[发明专利]一种镁、铝合金材料或构件的时效振动复合热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高镁、铝合金材料或构件强度、减小残余应力的时效热处理方法，属于热处理领域。

背景技术

一般镁、铝合金材料或构件加工过程中均需经固溶－淬火－时效处理，淬火处理时容易产生残余应力，在机械加工过程中容易导致失效或降低尺寸精度。随着制造业对构件承载性能及尺寸精度要求的不断提高，既需要获得高力学性能，又需要大幅度消减其残余应力。振动处理是采用使件振动来降低件内部残余应力的一种方法，通过在件上施加一个大小一定的周期性循环动应力，使得动应力与残余应力的合力超过材料的屈服极限，在件内部产生微小的塑性变形，从而使件中原有的残余应力得到松弛和均化。然而，一般的振动消减残余应力处理大多安排在强化热处理之后，并在室温下进行，相关的工艺流程为：固溶－淬火－时效－振动处理，从上述流程可以出，由于振动时材料屈服极限已经处于较高的水平，使得动应力与残余应力的合力很难超过材料屈服极限，降低了振动消减残余应力的效果。一般消减残余应力的去应力退火相关的工艺流程为：固溶－淬火－时效－加工－去应力退火，从上述流程可以出，去应力退火会使镁、铝合金中此前在时效热处理过程中形成的强化相粗化、甚至失去与基体的共格特性，从而降低强度。

综上所述，镁、铝合金材料或构件经一般的固溶-淬火-时效处理流程后，虽然能获得高强度，但残余应力大。针对这种不足提出的固溶-淬火-时效-振动处理流程，虽能消减部分残余应力，但由于振动处理选择在屈服强度较高的时效状态，降低了振动消减残余应力的效果。

发明内容

为了降低镁、铝合金材料或构件的残余应力，本发明提供一种镁、铝合金材料或构件的时效振动复合热处理方法，在材料或构件时效热处理过程中引入振动，即提高强度，又降低残余应力。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：一种镁、铝合金材料或构件的时效振动复合热处理方法，包括以下步骤：

步骤一：将需处理的镁合金件或铝合金件固定于加热炉内，再将加热炉置于设有激振器的振动平台上；

步骤二：在合金件加热时同时通过振动平台进行振动。

所述的方法，所述的步骤二中，在振动过程中至少在一对相互垂直的方向上各施加一次振动，且每次振动持续时间少于0.25h，可根据件的结构复杂程度、残余应力的分布情况及热处理制度确定进行多次振动，振动的间隔时间可任意变化。振动次数越长，施加振动的相互垂直的方向数越多，消减残余应力的效果越明显。

所述的方法，所述的步骤二中，合金件的加热温度范围为100～350℃。

所述的方法，所述的步骤二中，在加热时采用保护性气氛对合金件进行防氧化保护，保护性气氛可选择SF₆、SO₂、CO₂、惰性气体等。

所述的方法，所述的步骤二中，在进行振动之前，先测试加载合金件后振动平台的固有频率f，获得固有频率f后，通过调节激振器功率，使振动平台在0.75~0.95倍固有频率f的激振频率范围内获得50~100m/s²的加速度，再以此时激振器的功率状态为基准对合金件进行振动处理。

本发明与现有同类型技术相比，将一般的“固溶－淬火－时效－振动”四个工序合并为三个工序，即“固溶－淬火－时效＋振动”，将一般在“时效”之后才进行的振动提前到与时效过程中进行。这样能带来以下好处：一是淬火后材料的屈服强度比时效后的低，动应力与残余应力的合力更容易使局部产生微小塑性变形，从而消减残余应力。二是局部微小塑性变形能促进析出强化相非均匀形核、长大，不仅缩短了时效时间，节约能源，而且有利于析出相均匀分布，从而获得比一般时效处理更高的强度。

本发明与现有同类型技术相比，由于至少在一对相互垂直的方向上通过激振器施加振动，使不同方向的残余应力均能得到消减。因此，施加振动的相互垂直的方向数越多，消减残余应力的效果越好。此外，随着时效的进行，材料的性质不断变化，从而其固有频率也会相应发生变化，因此，多次进行振动，振动累积时间越长，消减残余应力的效果越好。

具体实施方式

以下实施例采用钻孔应变释放法，按CB3395-1992测量板材的残余应力；采用拉伸试验法，按GB/T228-2010测量板材的常温力学性能。

实施例1