本發(fā)明屬于鋁合金制備，并具體涉及一種鋁合金及其超聲淬火處理方法。

背景技術(shù)：

1、鋁合金作為一種在航空航天、交通運(yùn)輸（汽車、高鐵）、建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的金屬材料，具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、導(dǎo)熱/導(dǎo)電性能優(yōu)良的特性。熱處理是改善鋁合金抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能的重要手段，而傳統(tǒng)的熱處理工藝存在成本高、能耗大、耗時長以及無法充分發(fā)揮鋁合金的綜合性能的天然劣勢，這極大限制了鋁合金在高端結(jié)構(gòu)件方面的應(yīng)用。

2、因此，現(xiàn)有鋁合金及其制備工藝仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金及其超聲淬火處理方法，以改善傳統(tǒng)的熱處理工藝存在成本高、能耗大、耗時長以及無法充分發(fā)揮鋁合金的綜合性能的問題。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種鋁合金的超聲淬火處理方法，所述超聲淬火處理方法包括：將鋁合金固溶處理后得到的過飽和固溶體進(jìn)行淬火處理；以及將所述淬火處理后的鋁合金進(jìn)行間歇式超聲處理，且在超聲處理過程中確保鋁合金與超聲探頭密切接觸；將所述間歇式超聲處理后的鋁合金進(jìn)行時效處理，之后空冷至室溫。

3、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述時效處理的溫度為120℃~165℃，所述時效處理的時間為3?h~8?h。

4、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述時效處理的溫度為120℃~150℃，所述時效處理的時間為3?h~5?h。

5、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述間歇式超聲處理中，每次超聲功率為0.3?kw~2.5?kw，每次超聲時間為5?min~20?min，超聲間隔時間為5?min~20?min。

6、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述間歇式超聲處理的超聲次數(shù)為1~10次。

7、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述間歇式超聲處理的超聲次數(shù)為3~8次。

8、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述淬火處理的溫度為45℃~75℃。

9、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，將所述過飽和固溶體在12?s內(nèi)進(jìn)行所述淬火處理。

10、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述固溶處理的溫度為490℃~550℃，所述固溶處理的時間為6?h~12?h。

11、本發(fā)明第二方面還提供了一種鋁合金，所述鋁合金采用第一方面所述的超聲淬火處理方法制得。

12、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述鋁合金的抗拉強(qiáng)度為317?mpa~357?mpa，屈服強(qiáng)度為249?mpa~304.5?mpa，延伸率為2.3%~5.13%。

13、強(qiáng)化相形成過程是：原子富集→g.p區(qū)→中間亞穩(wěn)相→強(qiáng)化相。

14、原子富集發(fā)生的時期是：鋁合金固溶處理、淬火處理后，常溫靜置過程中原子開始遷移富集。

15、g.p區(qū)的形成時期是：原子遷移富集到一定程度后，便形成g.p區(qū)（注：g.p區(qū)在該時期形成和時效處理時期均會形成）。

16、中間亞穩(wěn)相和強(qiáng)化相的形成時期：時效處理過程中，形成的g.p區(qū)會繼續(xù)長大形成亞穩(wěn)相，亞穩(wěn)相繼續(xù)長大形成強(qiáng)化相。

17、由上述強(qiáng)化相的形成過程可知，g.p區(qū)是強(qiáng)化相形成的前身，所以，前期形成的g.p區(qū)越多、越彌散，則后期形成的強(qiáng)化相就越多、越彌散，而強(qiáng)化相越多、越彌散則鋁合金的力學(xué)性能就越好。而g.p區(qū)的形成數(shù)量和彌散程度又與溫度相關(guān)，溫度越低，形成的g.p區(qū)數(shù)量越多、彌散性越好，時效處理時的溫度較高（一般>160℃），不利于g.p區(qū)大量且彌散的形成，但較低的溫度雖然利于g.p區(qū)大量且彌散的形成，可是此時的原子遷移速率較慢，g.p區(qū)的形成時間較長（甚至需要幾十年），因此，在低溫（一般采用室溫）下，對鋁合金進(jìn)行超聲處理，可有力提高鋁合金中原子的遷移能，利于g.p區(qū)快速、大量且彌散的形成，進(jìn)而利于后期強(qiáng)化相的形成。

18、另外，長時間的高溫時效處理，會使鋁合金的晶粒尺寸出現(xiàn)不同程度的長大，晶粒尺寸的長大會降低鋁合金的綜合力學(xué)性能，而利用超聲處理淬火后的鋁合金，可使大量g.p區(qū)在該階段形成，這可有效縮短后續(xù)時效處理時的溫度和時間，避免了晶粒尺寸的長大，利于提升鋁合金的綜合力學(xué)性能。

19、本發(fā)明在常溫下對鋁合金進(jìn)行超聲處理，可行性好且對超聲發(fā)生器設(shè)備耐高溫性要求低。

20、本發(fā)明利用超聲處理，提升原子的遷移能，利于促進(jìn)g.p區(qū)在常溫下大量且彌散的形成。

21、本發(fā)明通過降低時效處理的溫度和時間，避免鋁合金晶粒尺寸的長大，提升鋁合金的綜合力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.?一種鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述超聲淬火處理方法包括：

2.?如權(quán)利要求1所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述時效處理的溫度為120℃~165℃，所述時效處理的時間為3?h~8?h。

3.?如權(quán)利要求2所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述時效處理的溫度為120℃~150℃，所述時效處理的時間為3?h~5?h。

4.?如權(quán)利要求1所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述間歇式超聲處理中，每次超聲功率為0.3?kw~2.5?kw，每次超聲時間為5?min~20?min，超聲間隔時間為5min~20?min。

5.如權(quán)利要求1或4所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述間歇式超聲處理的超聲次數(shù)為1~10次。

6.如權(quán)利要求1所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述淬火處理的溫度為45℃~75℃。

7.?如權(quán)利要求1或6所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，將所述過飽和固溶體在12?s內(nèi)進(jìn)行所述淬火處理。

8.?如權(quán)利要求1所述的鋁合金的超聲淬火處理方法，其特征在于，所述固溶處理的溫度為490℃~550℃，所述固溶處理的時間為6?h~12?h。

9.一種鋁合金，其特征在于，所述鋁合金采用權(quán)利要求1~8任一項所述的超聲淬火處理方法制得。

10.?如權(quán)利要求9所述的鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的抗拉強(qiáng)度為317?mpa~357mpa，屈服強(qiáng)度為249?mpa~304.5?mpa，延伸率為2.3%~5.13%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鋁合金制備技術(shù)領(lǐng)域，并具體涉及一種鋁合金及其超聲淬火處理方法，該鋁合金的超聲淬火處理方法包括將鋁合金固溶處理后得到的過飽和固溶體進(jìn)行淬火處理；以及將所述淬火處理后的鋁合金進(jìn)行間歇式超聲處理，且在超聲處理過程中確保鋁合金與超聲探頭密切接觸；將所述間歇式超聲處理后的鋁合金進(jìn)行時效處理，之后空冷至室溫。本發(fā)明中鋁合金的超聲淬火處理方法能夠改善傳統(tǒng)的熱處理工藝存在成本高、能耗大、耗時長以及無法充分發(fā)揮鋁合金的綜合性能的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：馬世旋,姜愛龍,許景峰,伍啟華,秦玉升,張允繼,李玉娟,李建龍,崔家全,畢建強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濰柴動力股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8