[发明专利]一种含银Al-Cu-Mg合金及获得高强度P织构的热处理方法

说明书

一种含银Al‑Cu‑Mg合金及获得高强度P织构的热处理方法是将Al‑Cu‑Mg‑(Ag)热轧板先经过300‑450℃/60‑240min再结晶退火，再进行480‑510℃/20‑120min固溶淬火处理后，自然时效至少96小时。所述的Al‑Cu‑Mg‑(Ag)合金包括下述组分：Al，Cu，Mg，Ag，Mn，Ti。本发明工艺简单合理，通过加入Ag元素并匹配合适的退火+固溶工艺获得高强度的P织构，使热轧态Al‑Cu‑Mg‑(Ag)合金晶粒中较多的{111}面处在接近于最大外加切应力方向，有利于位错在交变应力下的滑移，缓解应力集中，从而提高抗疲劳性能；再者P晶粒与周围晶粒存在着大的扭转角界面，容易诱发裂纹偏转，导致大的偏转角和粗糙的断裂平面，因此增加裂纹扩展消耗的能量，产生明显的疲劳裂纹闭合效应，降低疲劳裂纹扩展速率，使得合金具有优良的抗疲劳性能，适于工业化应用。

技术领域

本发明公开了一种含银Al-Cu-Mg合金及获得高强度P织构的铝合金热处理方法；具体涉及一种含银Al-Cu-Mg合金及获得高强度P织构及优良抗疲劳性能的热处理方法；属于金属材料微合金化及热处理技术领域。

背景技术

Al-Cu-Mg-(Ag)系铝合金是典型的可铸造、焊接、变形及热处理强化铝合金，拥有较高的比强度，良好的韧性和优异的抗疲劳性能，其退火态和时效态板材被广泛应用于航空工业及民用工业等领域，尤其是在航空工业中有着十分重要的地位，是航空工业主要结构材料之一。近几十年来，随着航空领域的不断发展，对飞机的要求越来越高，其服役环境更加恶劣；同时，复合材料的出现又对航空用抗疲劳损伤铝合金产生巨大挑战。因此，如何进一步提高该铝合金抗疲劳性能成为亟需解决的问题。

对于该系航空用铝合金抗疲劳性能的研究，发明人之前主要从合金成分、时效制度及预变形效应等方面进行开展。专利CN101082115A公开一种热处理工艺，可以使低Cu/Mg成分比Al-Cu-Mg合金获得大尺寸的GPB区强化组织，这种组织有利于位错在循环应力作用下往复滑移，减少疲劳损伤，抗疲劳性能较好。专利CN103469037A通过微合金化并采用大变形量挤压破碎第二相粒子，然后预拉伸引入位错作为能量陷阱，控制合适的热处理工艺得到均匀分布的S’相，其抗疲劳性能也较优异。专利CN105734469A采用在时效前进行适量的冷轧预变形，使表面产生一定的压应力层，有效抑制裂纹的形成和扩展。

上述诸多因素的研究并不代表合金疲劳机理研究的全部，我们的研究发现，织构也是影响该系合金疲劳性能的关键因素。发明人之前申请并授权的专利(CN10304596A)公开了一种冷轧板材的热处理工艺，可获得Goss织构强度为6.52的时效板材，其具有较好的抗疲劳性能。发明人的另一个专利(CN10358997A)采用小变形量热轧+一次固溶+大变形量冷轧+二次固溶+自然时效处理获得板材的Goss织构强度为3.72，疲劳性能也相对优异。我们最新的研究发现，除了Goss织构，P织构也能够提高该系合金的抗疲劳性能。但是，Brass等形变织构，因其容易使裂纹发生跨晶界扩展，并且产生应力集中和疲劳积累，不利于提高合金的抗疲劳性能。

由此可见，开发合适的热处理工艺，调控合金基体中各种织构的强度，尽可能消耗Brass等形变织构，最大限度获得高强度的P织构，是提高Al-Cu-Mg-(Ag)系铝合金抗疲劳性能的另一个重要手段。这对于提高该合金的工程使用范围以及商业竞争力具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺简单、操作方便、流程短的含银Al-Cu-Mg合金及获得高强度P织构的热处理方法。采用本发明可获得高强度P织构且有效提高Al-Cu-Mg-(Ag)系铝合金抗疲劳性能。

本发明一种含银Al-Cu-Mg合金，包括下述组分，按质量百分比组成：

Cu 3.6-4.5％，Mg 1.0-1.8％，Ag 0.3-1.0％，Mn 0.4-1.2％,Ti 0.03-0.15％，余量为Al。