[发明专利]一种利用电磁场时效强化铝合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属材料电磁场热处理技术领域，特别地，涉及一种利用电磁场时效强化铝合金的方法。

背景技术

在实际生产中，广泛利用时效硬化现象来提高2系铝铜合金的强度。根据合金性质和使用要求，可采用不同的常规时效工艺，主要包括单级时效、分级时效、形变时效和回归再时效处理等。而近年来，随着国内外学者将电磁场手段应用到材料领域，并取得了一定成果，其作为改善材料组织、性能的新方法逐步被认知。金属材料的电磁固态相变过程研究主要包括了回复、再结晶、析出、铁素体、珠光体、马氏体、贝氏体相变等多种转变过程，这些转变都有可能受到磁场的影响。

从文献来看，目前从事磁场下有色合金固态相变——沉淀相析出方面的研究，其磁场特征多为稳恒强磁场。稳恒强磁场特征表现为磁场由多由超导产生，磁场方向不变，磁场强度在1T(含)以上。以下为国内外学者在稳恒强磁场方面的研究现状：

1、任晓等研究了稳恒强磁场下对Al-Cu扩散偶界面中间相形成和生长的影响，磁场强度分别为3T、5T，结果发现：随磁场强度的增加中间相组成发生了变化，且其扩散系数具有方向性。

2、刘万忱等对Al-Cu合金进行了时效处理，其时效制度是：磁场强度10T，时效温度190℃，时效时间24h，指出磁场提高了合金硬度，缩短了时效析出时间，增加了晶界析出相的数量，分析认为是由于强磁场的作用增加了时效转变扩散系数。

3、胡建军等对Al-4wt％Cu合金时效析出的影响进行了研究，磁场强度为10T，时效温度130℃、190℃经不同时间时效处理，结果发现施加强磁场导致了合金的择优取向法相明显的变化。

4、王恩刚等研究了Cu-15％Fe合金的强磁场时效行为，结果发现基体中的Fe含量较低，表明强磁场在一定程度上促进了Fe在Cu基体中的析出。若在居里点以上进行时效处理时，Cu基体中的Fe原子为顺磁性，磁化率值小，单位体积磁化能变化也小；而在居里点以下进行时效处理时，Cu基体中的Fe原子为铁磁性，磁化率迅速增加，单位体积磁化能变化较大。对于居里点下时效处理时(500℃)原子的扩散系数大于居里点以上时效处理时(800℃)原子的扩散系数，因而居里点一下时效处理扩散较快，基体中的原子析出较多。

5、刘晓鹏等研究了Ti-Ni形状记忆合金中Ti₃Ni₄相时效析出及相变行为的影响，磁场强度为5T、10T，时效温度500℃、时间2.5h时效处理，TEM观察显示，晶界附近的Ti₃Ni₄析出相数量明显减小，究其原因可能磁场阻碍了晶粒内部的Ni向晶界周围迁移，抑制了Ti₃Ni₄相的形核。

综上所述，对于Al-Cu合金、Fe-Cu合金强磁场促进了第二相的析出，而Fe-Cu合金存在居里点，居里点以上温度时效时Fe原子的析出反而低于居里点一下时效温度时的Fe原子的析出；对于Ti-Ni合金施加强磁场反而抑制了Ti₃Ni₄相的形核。稳恒强磁场在有色合金时效处理中的表现复杂而又多变，其作用机理还有待进一步研究，同时获取强磁场的手段也要多借助于超导技术发展，目前在工业化方面还存在一些限制。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用电磁场时效强化铝合金的方法，以解决稳恒强磁场难以获得，从而影响工业化实施推广的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用电磁场时效强化铝合金的方法，包括以下步骤：

A、固溶处理：将固溶炉升温到固溶温度，将铝合金放入固溶炉中进行处理，保温后取出；

B、快速淬火：将固溶处理后的铝合金放入装有水溶液的水槽中进行淬火；

C、时效强化：将时效炉升温到时效温度，将淬火后的铝合金放入时效炉中，同时施加交变磁场，对铝合金进行电磁场时效处理，直至时效时间结束；交变磁场强度为0.04～0.1T；时效温度为165～190℃，时效时间为3～24h。

优选的，交变磁场的频率为0-400Hz。

优选的，交变磁场的频率为40-60Hz。

优选的，快速淬火步骤中的淬火转移时间不超过30S。

优选的，交变磁场为单相磁场。

优选的，固溶处理步骤中的固溶温度为500-545℃，固溶保温时间为30～45min。

优选的，铝合金平板与磁力线垂直放置。

本发明具有以下有益效果：