[发明专利]一种铝合金材料及其热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种铝合金材料及其热处理工艺。

背景技术

目前在航空航天领域广泛使用的高强铝合金主要是7xxx系列Al-Zn-Mg-Cu和2xxx系列Al-Cu-Mg铝合金。7xxx系列铝合金虽然强度很高，但有明显的应力腐蚀开裂倾向，因而其构件应用潜力和使用寿命受到很大限制。2xxx系列铝合金的强度比7xxx系列铝合金低，但耐热性、疲劳特性，特别是抗疲劳裂纹扩展性都比7xxx系列好；然而由于2xxx系列铝合金耐腐蚀性能仍然相对较差，直接影响铝合金结构件的性能，缩短其使用寿命。

目前相关研究都是围绕着7xxx系列和2xxx系列合金展开的，主要通过合金化和热处理工艺优化的方式，在提高强度的同时尽可能兼顾耐腐蚀性能，但都没有从根本上达到强韧性和耐蚀性的统一；而且由于合金元素含量提高，还会增加合金成本，加工性能变差。

6xxx系列Al-Mg-Si(Cu)铝合金是可热处理强化铝合金中唯一没有发现应力腐蚀开裂现象的合金，但目前已开发的6xxx系列铝合金大都属于中等强度合金，其强度还有进一步提升的空间，这也限制了6xxx系列铝合金应用到更多领域。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金材料及其热处理工艺，旨在解决目前铝合金材料不能兼顾强韧性和耐腐蚀性的问题。

本发明的技术方案如下：

一种铝合金材料，其中，按质量百分比包括以下组分：

Si    0.8％-1.3%；

Cu    0.3-0.7％；

Mn   0.20-0.60％；

Mg   0.8-1.4% ；

Cr   0.05-0.25%；

Zr    0.05-0.2%；

Fe﹤0.5%；

Zn﹤0.2%；

Ti﹤0.1%；

杂质≤0.15%；

其余为Al。

所述的铝合金材料，其中，所述铝合金材料的生产状态包括有T4、T5、T6

一种对如上所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，包括以下工艺过程：

A、均匀化热处理：将铝合金材料铸锭在540-585℃温度下保温8-16 h进行均匀化处理；

B、对均匀化热处理后的铝合金材料铸锭做挤压处理，挤压系数为35；C、固溶处理：将挤压后铝合金材料在530-580℃保温0.5-1.5 h；

D、将固溶处理后的铝合金材料水冷淬火，冷却水温≤35℃，转移时间小于30S；

E、时效处理：将铝合金材料在160-190℃保温4-12 h进行时效处理。

所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述铝合金材料铸锭通过半连续铸造制成，所述铝合金材料铸锭的直径为165 mm。

所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤A中，将铝合金材料铸锭在570℃温度下保温12 h进行均匀化处理。

所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤C中挤压后铝合金材料为直径28 mm的铝合金圆棒。

所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤C的固溶处理工艺，将挤压后铝合金材料在在570℃保温1 h。

所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤E的时效处理工艺，将铝合金材料在170℃保温8h进行时效处理。

有益效果：本发明提供一种铝合金材料及其热处理工艺，通过在传统6xxx合金的基础上，优化主合金元素Mg、Si、Cu等含量，并添加微量的Mn、Cr和Zr，控制杂质元素含量，从而配制成一种全新的6xxx铝合金，同时对热处理工艺进行优化，实现强度、韧性和耐蚀性的有机结合，使得产品可广泛航空航天以及民用汽车等领域。

具体实施方式

本发明提供一种铝合金材料及其热处理工艺，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的铝合金材料是在6xxx Al-Mg-Si（Cu）合金成分的基础上，通过调整主合金元素Mg、Si、Cu的含量，并引入微量元素Zr，控制杂质元素含量实现方案，其按质量百分比包括以下组分：

Si    0.8％-1.3%；

Cu    0.3-0.7％；

Mn   0.20-0.60％；

Mg   0.8-1.4% ；