[发明专利]用于高强度铝的人工时效处理

说明书

技术领域

本公开涉及用于铝合金的人工时效处理。

背景技术

汽车车体外板传统上是由软钢制成。为了减小车辆重量，铝合金车体外板已经越来越普及。汽车和航空航天工业已经主要专注于分别为铝镁合金和铝镁硅合金的5xxx和6xxx系列铝合金。可通过与软钢板的方法一致的方法来成形和加工5xxx和6xxx系列铝合金。如果7xxx系列的铝锌合金被时效硬化，则它们可达到与高强度钢的屈服强度相似的屈服强度。然而，7xxx系列合金可以以各种各样的状态(temper)到货，其中一些会难以被加工且在时效硬化处理之前需要另外的热处理。例如，以T6态到货的7xxx材料会难以在室温下被冲压或拉伸。

发明内容

在至少一个实施例中，提供了一种时效硬化7xxx系列铝合金的方法。所述方法可包括在第一温度下热处理合金第一暴露时间以及在高于第一温度的第二温度下热处理合金第二暴露时间以形成具有至少490MPa的屈服强度的合金。第一暴露时间和第二暴露时间的总和可为1小时至8小时。

第一温度可在一个实施例中为100℃至150℃，或在另一实施例中为105℃至135℃。第二温度可在一个实施例中为155℃至185℃，或在另一实施例中为160℃至180℃。第一暴露时间可在一个实施例中为0.2小时至3小时或在另一实施例中为1小时至2小时。第二暴露时间可在一个实施例中为0.5小时至5小时或在另一实施例中为1小时至4小时。第一暴露时间和第二暴露时间的总和可为1.5小时至7小时。在第二温度下的热处理可形成具有至少500MPa的屈服强度的合金。

可将合金形成为坯件、部件或多个部件的架，7xxx系列铝合金可为7075铝合金。可在第一加热设备中执行在第一温度下的热处理，可在第二加热设备中执行在第二温度下的热处理。可通过传送机将合金从第一加热设备传输到第二加热设备。然而，在一些实施例中，还可在同一加热设备中执行在第一温度下的热处理和在第二温度下的热处理。

一种时效硬化7xxx系列铝合金的方法可包括在105℃至145℃下进行第一热处理0.2小时至3小时并在155℃至185℃下进行第二热处理0.5小时至5小时。该方法可形成具有至少490MPa的屈服强度的合金。

第一热处理可在105℃至135℃下，第二热处理可在160℃至180℃下。第一热处理可达1小时至2小时，第二热处理可达1小时至4小时。第二热处理可形成具有至少500MPa的屈服强度的合金。

附图说明

图1是用于热处理铝合金组件的系统的示意图；

图2是两步时效硬化处理的流程图；

图3是两步时效硬化处理的屈服强度(MPa)相对于温度(℃)和时间(小时)的主要影响图；

图4是两步时效硬化处理的硬度(HRB)相对于温度(℃)和时间(小时)的主要影响图；以及

图5是两步时效硬化处理的导电率(％IACS)相对于温度(℃)和时间(小时)的主要影响图。

具体实施方式

参照附图来公开示出的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例的意图仅仅是作为可以以各种可替换形式来实施的示例。附图未必是按比例绘制的且可将一些特征夸大或最小化以示出具体组件的细节。公开的特定结构和功能性细节不被理解为限制性的，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践公开的构思的代表性基础。

通常由四位数字来标识铝合金，其中，第一位数字通常标识主要合金化元素。7xxx系列铝中的主要合金化元素是锌，而5xxx系列的主要合金化元素是镁，对于6xxx系列是镁和硅。系列牌号中的字符“x”代表的附加数字定义准确的铝合金。例如，可使用具有5.1％-6.1％的锌、2.1％-2.9％的镁、1.2％-2.0％的铜以及小于0.5％的硅、铁、锰、钛、铬和其他金属的组成的7075铝合金。与可类似于软钢来处理的5xxx系列和6xxx系列铝合金不同，为了达到例如400MPa以上的屈服强度(YS)的高屈服强度，7xxx系列需要时效硬化处理(也称为析出硬化)。例如，某些5xxx合金和6xxx合金适合于大量冲压(stamping)，然而，7xxx合金需要固溶处理、淬火和后续的时效硬化处理，这将使最初由回火(tempered)的7xxx合金冲压出来的部件变形(distort)。