一种铝合金材料的热处理方法、铝合金及汽车零部件技术

本发明专利技术公开了一种铝合金材料的热处理方法、铝合金及汽车零部件，属于铝合金技术领域。该热处理方法包括：将经退火处理和固溶处理后的铝合金进行三级时效处理，第一级时效处理是于100‑120℃的条件下进行22‑26h，第二级时效处理是于175‑185℃的条件下进行6‑20min，第三级时效处理是于60‑75℃的条件下进行28‑42h。该方法简单合理，三级时效处理可使合金晶界第二相呈粗大不连续分布以改善合金的耐腐蚀性能，第三级时效处理的低温长时间时效处理使可被位错切割的GP区大量形成，有利于提高周期加载位错滑移可逆性，改善合金的抗疲劳性能。由此得到的铝合金具有较佳的抗疲劳及耐腐蚀性能，适用于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金材料的热处理方法、铝合金及汽车零部件
本专利技术涉及铝合金
，具体而言，涉及一种铝合金材料的热处理方法、铝合金及汽车零部件。
技术介绍
近年来，随着国内汽车轻量化的快速发展，我国汽车制造业对综合性能优良铝合金的需求愈发迫切。Al-Zn-Mg-Cu合金因其低密度和超高强度而被认为是汽车车身桁架、保险杠、电池托盘等多种结构件的理想材料。伴随着材料耐损伤容限理论的提出与发展，汽车用Al-Zn-Mg-Cu合金材料要求具有高强、高韧、耐腐蚀和抗疲劳等优良的综合性能。但铝合金，尤其是Al-Zn-Mg-Cu合金抗疲劳与耐腐蚀性能的协调匹配与协同提升问题仍尚待解决。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种铝合金材料的热处理方法以解决上述技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种经上述热处理方法得到的铝合金。本专利技术的第三目的在于提供一种制作材料含有上述铝合金的汽车零部件。本申请可这样实现：第一方面，本申请提供一种铝合金材料的热处理方法，包括以下步骤：将经退火处理和固溶处理后的铝合金进行三级时效处理，其中，第一级时效处理是于100-120℃的条件下进行22-26h，第二级时效处理是于175-185℃的条件下进行6-20min，第三级时效处理是于60-75℃的条件下进行28-42h。在可选地实施方式中，第二级时效在油浴设备中进行，合金在油浴设备中的升温速率为5-15℃/s。在可选地实施方式中，退火处理是于410-445℃的条件下进行20-120min。在可选地实施方式中，当退火温度≥425℃时，退火时间为20-65min。在可选地实施方式中，退火处理后出炉空冷至室温后再进行固溶处理。在可选地实施方式中，固溶处理是于466-473℃的条件下进行15-75min。在可选地实施方式中，当退火温度≥425℃时，固溶时间为15-45min。在可选地实施方式中，固溶处理后水中淬火处理再进行三级时效处理。在可选地实施方式中，固溶处理在盐浴设备中进行，合金在盐浴设备中的升温速度为25-35℃/s。在可选地实施方式中，铝合金材料中主要成分包括Al、Zn、Mg和Cu。在可选地实施方式中，按重量百分数计，铝合金材料中含有7.2-9.3wt％的Zn、1.6-2.2wt％的Mg、1.8-2.3wt％的Cu、0.15-0.45wt％的Mn、0.06-0.18wt％的Zr、≤0.05wt％的Fe、≤0.05wt％的Si，余量为Al。在可选地实施方式中，铝合金材料为薄壁挤压型材。在可选地实施方式中，薄壁挤压型材的厚度为1-10mm。在可选地实施方式中，薄壁挤压型材的挤压工艺包括：挤压比为21-65，挤压速率为0.5-5mm/s，挤压坯料预热温度为420-440℃，挤压模具温度为420-440℃，型材出口温度为440-470℃。第二方面，本申请提供一种铝合金，经如前述实施方式任一项的热处理方法处理而得。第三方面，本申请提供一种汽车零部件，其制作材料含有如前述实施方式的铝合金。在可选地实施方式中，汽车零部件包括汽车车身桁架、保险杠或电池托盘。本申请的有益效果包括：铝合金经过退火和固溶处理后，形成较高强度的高斯织构，高斯织构的增强有利于抑制裂纹萌生以及促进疲劳裂纹发生偏转，将提高合金的疲劳裂纹扩展抗力；铝合金经过回归再时效处理时，第二级时效(回归)处理有利于晶界平衡析出相呈现的粗大断续分布，有利于避免腐蚀过程阳极溶解通道的形成，从而促进合金抗应力腐蚀、抗晶间腐蚀性能的提高，同时第三级低温长时间(60-75℃/28-42h)时效有利于可被切割的GP区大量形成，有利于提高合金周期加载过程中位错往复滑移的可逆水平，减少疲劳损伤累积，提高合金疲劳强度。该方法简单合理，由此得到的铝合金具有较佳的抗疲劳及耐腐蚀性能，适用于工业化应用，对于提高该合金在汽车轻量化的应用水平有重要的促进作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例1的合金的织构取向分布函数图。图2为本申请对比例1的合金的织构取向分布函数图。图3(a)为本申请实施例1的合金的晶内透射电镜显微组织图。图3(b)为本申请对比例2的合金的晶内透射电镜显微组织图。图4(a)为本申请实施例1的合金的晶界透射电镜显微组织图。图4(b)为本申请对比例2的合金的晶界透射电镜显微组织图。图5为本申请实施例1、实施例2和对比例1的合金疲劳裂纹扩展速率曲线图。图6(a)为本申请实施例1晶间腐蚀腐蚀金相图。图6(b)为本申请实施例2晶间腐蚀腐蚀金相图。图6(c)为本申请对比例2晶间腐蚀腐蚀金相图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本申请提供的铝合金材料的热处理方法、铝合金及汽车零部件进行具体说明。专利技术人经研究发现：铝合金，尤其是Al-Zn-Mg-Cu合金经过回归再时效(RRA)处理可以使晶界析出相粗化并呈不连续分布，提高了合金的抗应力腐蚀(SCC)、抗晶间腐蚀性能，但是此类处理会导致晶界无沉淀析出带(PFZ)发生明显宽化，继而显著降低合金的抗疲劳性能，造成不能同时获得较佳的合金抗疲劳与耐腐蚀性能。织构控制是提高铝合金疲劳裂纹扩展抗力的一类重要方法，申请人提出开发再结晶退火处理工艺以使Al-Zn-Mg-Cu合金形成较强的高斯织构，从而提升Al-Zn-Mg-Cu合金的疲劳裂纹扩展抗力，其理论支撑包括：铝合金中具有高斯、P等织构取向的晶粒呈现更高的疲劳裂纹扩展抗力，增强这些有利取向的织构强度可显著改善合金的疲劳性能。高斯织构作为铝合金常见的再结晶织构，黄铜变形织构晶粒在退火过程中发生再结晶转变是其主要的形成机制。但专利技术人在此研究过程中还发现：织构的引入将影响Al-Zn-Mg-Cu合金的晶界时效析出行为。铝合金发生再结晶时产生的大量大角度晶界对晶界析出相连续析出，不利于合金的耐腐蚀性能。鉴于上述问题，专利技术人创造性地提出：在织构控制的基础上配合合理的回归再时效处理制度，加大晶界析出相尺寸及其间距可以实现合金抗疲劳与耐腐蚀性能的协同提升。其中，回归再时效工艺主要针对晶内粒子调控来提升合金抗疲劳与耐腐蚀性能。具体的，本申请提出一种铝合金材料的热处理方法，其主要包括以下步骤：将经退火处理和固溶处理后的铝合金进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金材料的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将经退火处理和固溶处理后的铝合金进行三级时效处理，其中，第一级时效处理是于100-120℃的条件下进行22-26h，第二级时效处理是于175-185℃的条件下进行6-20min，第三级时效处理是于60-75℃的条件下进行28-42h。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将经退火处理和固溶处理后的铝合金进行三级时效处理，其中，第一级时效处理是于100-120℃的条件下进行22-26h，第二级时效处理是于175-185℃的条件下进行6-20min，第三级时效处理是于60-75℃的条件下进行28-42h。


2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，第二级时效在油浴设备中进行，合金在所述油浴设备中的升温速率为5-15℃/s。


3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，退火处理是于410-445℃的条件下进行20-120min；
优选地，当退火温度≥425℃时，退火时间为20-65min；
优选地，退火处理后出炉空冷至室温后再进行固溶处理。


4.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，固溶处理是于466-473℃的条件下进行15-75min；
优选地，当退火温度≥425℃时，固溶时间为15-45min；
优选地，固溶处理后水中淬火处理再进行三级时效处理。


5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，固溶处理在盐浴设备中进行，合金在所述盐浴设备中的升温速...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏鹏，黄惠兰，贾义旺，周楠，宋东福，
申请(专利权)人：广东省科学院材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44