[发明专利]一种无停放效应6082铝合金的设计方法

说明书

本发明涉及铝合金的生产领域，特别是涉及一种无停放效应6082铝合金的设计方法。采用新的成分设计理念，并基于对铸造态6082铝合金的均匀化处理、锻造变形以及固溶处理，再经过一定时间的自然时效后完成6082铝合金的人工时效。所述6082铝合金的成分按质量百分比计：0.7wt％≤Si≤1.3wt％；Mg/Si质量比：0.4≤Mg/Si≤1.7。本发明设计方法获得的6082铝合金，自然时效7天后人工时效峰值状态的屈服强度可达300MPa，与不经过自然时效的峰值强度相当，消除了停放效应，解决了6082铝合金部件在制备过程中遇到的强度损失问题，从而实现在高速列车、汽车等领域的大规模应用。

技术领域

本发明涉及铝合金的生产领域，特别是涉及一种无停放效应6082铝合金的设计方法。

背景技术

根据GB/T3190-1996，按元素质量百分比计，6082铝合金化学成分为：硅Si：0.7～1.3％，铁Fe≤0.5％，铜Cu≤0.1％，锰Mn：0.4～1.0％，镁Mg：0.6～1.2％，铬Cr≤0.25％，锌Zn≤0.2％，钛Ti≤0.1％，铝Al：余量。

6082铝合金由于具有良好的成形性、耐蚀性、焊接性，易着色，烘烤后表面质量良好等优点被认为是最具前景的汽车车身材料。在实际生产过程中，合金经过固溶处理之后需要经过运输、成型再进行人工时效。合金在运输和成型过程中会发生自然时效，而对于6082铝合金来说，自然时效往往会使合金峰值强度损失20％～30％，即发生停放效应，这对6082铝合金的应用构成了巨大的挑战。在过去的几十年里，国内外的研究人员对停放效应进行了大量的研究，目前认同度较高的机制为：合金经过固溶处理后，在自然时效过程中会形成一定数量的团簇，而且团簇数量会随着自然时效时间的增加迅速增加。这些团簇分两种，一种是不稳定团簇，在后续的人工时效过程中会发生溶解；另一种是稳定团簇，可以直接作为强化相的形核质点。通常情况下，团簇中大部分为不稳定团簇。人工时效开始后，稳定团簇开始直接形核长大，成为强化相。而不稳定团簇则会在一定时间内发生溶解，溶质原子回溶到基体中。随着溶质原子的不断溶解，基体中溶质原子浓度达到形核条件，强化相会重新形核长大，但这需要一定的时间。在达到形核条件之前，回溶到基体的溶质原子将主要用于稳定团簇的长大，从而发生强化相的优先生长，使得稳定团簇所形成的强化相变得异常粗大。这种强化相的优先生长导致了用于形核的溶质原子数量变少，从而减少了强化相的总体数量，最终使合金中强化相的总体数密度变低，合金强度下降。

理论上，将自然时效时间控制得越短，使合金中形成的自然时效团簇越少，那么合金的强度损失就会越小。但在固溶处理后，产品的成型和运输过程时间并不可控，且相对来说时间都比较长(一般超过4h)，这个时间足以使得合金的峰值强度较无自然时效情况下降20％左右。目前除加快中间进程外，国内外减轻停放效应普遍采取的措施是添加微量元素，主要为稀土元素和过渡族元素。该类元素比Mg、Si元素具有更高空位结合能，在自然时效过程中可以占据合金中的空位，减少溶质原子Mg、Si的扩散与聚集，减少自然时效过程中团簇的析出从而一定程度减轻停放效应。但是该类元素通常价格昂贵，并且会使后续人工时效过程中需要更多的能量和时间去释放占据的空位以用于强化相的析出长大，这大大增加了生产成本，不利于提高企业竞争力。因此，设计一种兼具经济性和可操作性的无停放效应6082铝合金具有重要实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无停放效应6082铝合金的设计方法，采取新的成分设计理念，优化合金制备工艺，改善时效析出过程，进而消除6082铝合金的停放效应。

本发明提供以下技术方案：