[发明专利]一种低合金化Al-Mg-Si合金的热处理工艺

说明书

本发明属于有色金属材料制造技术领域，具体涉及一种低合金化Al‑Mg‑Si合金的热处理工艺。本发明针对低合金化Al‑Mg‑Si合金挤压制品，采用“高温挤出”、“三级在线淬火冷却”和先高后低的“双级时效”的特殊热处理制度，使合金获得力学性能与电学性能良好的匹配。通过采用本发明的热处理工艺，低合金化Al‑Mg‑Si合金可获得抗拉强度达到150MPa，伸长率达到14%，电导率达到59%IACS以上的性能匹配；或抗拉强度达到180MPa，伸长率达到12%，电导率达到57%IACS以上的性能匹配，本发明的实施，可有效促进Al‑Mg‑Si合金在电力行业的应用。

技术领域

本发明属于有色金属材料制造技术领域，具体涉及一种低合金化Al-Mg-Si合金的热处理工艺。

背景技术

6×××系Al-Mg-Si合金是典型的轻质中强铝合金结构材料，其挤压制品广泛应用于众多领域。低合金化Al-Mg-Si合金主要指6063、6060、6101等Mg、Si元素质量分数总量低于1%的铝合金，此类合金具有很高的塑性、很好的导电导热及耐蚀性能，以及优异的成形性能，可实现高速挤压、薄壁复杂结构和高挤压比成型，但是，其强度性能通常较低，限制了其应用范围。

一般情况下，铝合金的强度与塑性总是存在矛盾的变化规律，即强度提高的同时合金的塑性将下降；同样，铝合金的强度与电导率、强度与挤压速度等，都是较难调和的矛盾参数，工艺的变化总是造成此消彼长的变化。行业中为了获得好的塑性和高的挤压速度，常常降低Al-Mg-Si合金中的Mg、Si元素含量。Al-Mg-Si合金是典型的热处理可强化的铝合金，通过适当的热处理，使合金获得强度性能的提高，是实现此类合金的主要强化方法。这种合金的主要强化相为Mg2Si相。Mg2Si相由Mg和Si元素按一定原子比结合而成，但如果合金中的Mg和Si含量较低，或者没有得到充分利用，热处理将难以使合金获得足够的强度增量。该系列合金优异的导电导热性能是依靠自由电子的运动而实现的，当合金中Mg2Si强化相与基体形成共格或半共格结构时，合金可获得很高的强度性能，但这些强化相引起的晶格畸变区对自由电子的定向运动阻碍作用显著，因而合金的电导率和热导率较低。因此，如何通过科学的热处理工艺的创新改进，使低合金化的Al-Mg-Si合金获得良好的综合性能，成为铝型材挤压行业亟待解决的关键技术问题之一。

发明内容

本发明针对低合金化Al-Mg-Si合金的强度与电导率之间的矛盾，提供的一种低合金化Al-Mg-Si合金的热处理工艺，该工艺是不影响常规生产操作的简便易行的热处理工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种低合金化Al-Mg-Si合金的热处理工艺，其中，包括如下步骤：

步骤S1，挤压：采用常规正向热挤压方法加工成形，控制锭坯加热温度和挤压速度，使挤出模口的合金温度为530~560℃；

步骤S2，淬火：采用分级冷却方式进行在线淬火处理，即控制挤压速度和冷却系统，使挤压合金半制品先在空冷区行进5~10s，随后进入强风快速冷却区，行进时间为20~40s，冷却速度为6~10℃/s；合金经强风淬火冷却至250℃以下，再空冷至室温；

步骤S3，时效：采用双级人工时效处理，即对经过在线淬火的合金半制品进行矫直和切定尺后，放入已升温至220~280℃的电阻炉内进行一级时效热处理，保温0.5~1.5小时；然后将合金快速转入已升温至100~140℃的电阻炉内进行二级时效处理，保温2.5~6.5小时，出炉后空冷。

进一步地，所述挤出模口的合金温度为540~555℃。

进一步地，所述挤压合金半制品先在空冷区行进5~10s，随后合金进入强风快速冷却区，行进时间为25~35s，冷却速度为8~10℃/s；合金经强风淬火冷却至250℃以下，再空冷至室温。