專利名稱：含鎂和硅的鋁合金的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在成形以后受到時效處理的可熱處理Al-Mg-Si鋁合金，所述時效處理包括兩個階段，在第一階段，擠出物以30℃/小時以上的加熱速率受加熱至100-170℃的溫度，在第二階段，擠出物以5-50℃/小時的加熱速率加熱至160-220℃的最后保溫溫度，施行總時效的時間為3-24小時。
這種類型的時效實踐相似于在WO 95.06759中所述。按照該專利，時效是在溫度150-200℃范圍內進行，其加熱速率在10-100℃/小時之間，優(yōu)選在10-70℃/小時之間。并提出了另一種兩步加熱的方案，其中建議保持溫度在80-140℃的范圍，以使總加熱速率處在上述特定范圍內。
本發(fā)明的目的是提供一種機械性能好于傳統(tǒng)時效步驟，總的時效時間短于WO 95.06759所述的時效實踐的鋁合金。使用提議的雙速時效步驟，可使得以最少的總時效時間達到最大的強度。
雙速時效步驟對機械強度的正效應可用如下事實解釋在低的溫度下增加時間通常會增強高密度Mg-Si析出物的形成。如果整個時效操作在這種溫度下進行，總時效時間將超過實際限度，時效爐中的生產量將太低。時效溫度緩慢增加到達最后的時效溫度，則在低的溫度下的很多成核析出物將繼續(xù)成長。結果是產生大量的析出物和與低的溫度下時效相關的機械強度，但時效時間要短很多。
一種兩步時效也將改進機械強度，但對于從第一保溫溫度到第二保溫溫度的快速加熱，對于較少量的硬化析出物(hardeningprecipitates)，會有使最小的析出物逆轉的大量機會，結果是得到的機械強度較低。與常規(guī)的時效和兩步時效相比，這種雙速時效步驟的另一優(yōu)點是慢速加熱將保證負荷(load)中更好的溫度分布。在此負荷中擠出物的溫度發(fā)展過程，幾乎無關于負荷的大小、擠出物的裝填密度和其壁厚。其結果是比其它類型的時效步驟能得到更一致的機械性能。
與WO 95.06759中所述的從室溫開始以緩慢速率加熱的時效方法相比，雙速率時效實行從室溫快速加熱到100-170℃溫度范圍的方法，使總時效時間縮短。在中等溫度下開始緩慢加熱，所得強度幾乎同樣地好，如像從室溫開始緩慢加熱似的。
本發(fā)明也涉及一種Al-Mg-Si合金，其中在第一時效階段后，在130-160℃溫度下保溫1-3小時。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，最后的時效溫度至少為165℃，更優(yōu)選的時效溫度最高為205℃。當使用這些優(yōu)選的溫度時，已發(fā)現(xiàn)在保持總時效時間在合理限度內的情況下，能使機械強度達到最大。
為了縮短雙速率時效操作中的總時效時間，優(yōu)選的是第一加熱階段在可能達到的最高加熱速率下進行，而通常這取決于所提供的設備。因此優(yōu)選的是在第一加熱階段采用至少100℃/小時的加熱速率。
在第二加熱階段，由于總時間效率及合金最后的品質必須使加熱速率最佳化。由于這個原因，第二加熱速率優(yōu)選至少7℃/小時和最多30℃/小時。在加熱速率在7℃/小時以下時，總時效時間會長，而導致時效爐處理能力低的后果，而加熱速率在30℃/小時以上時，其機械性能會比理想的低。
優(yōu)選地，第一加熱階段在130-160℃范圍結束，在這種溫度下Mg5Si6相會充分析出，得到高機械強度的合金。第一階段的終止溫度較低，一般會導致總時效時間增長但強度不會明顯增加。優(yōu)選總時效時間最多12小時。
實施例1使用AA6060的標準澆鑄條件，將表1所列組成的三種不同合金澆鑄成φ95mm的坯段。使用約250℃/小時的加熱速率，在575℃時保溫2小時15分鐘，對坯段均質化，均質化后以350℃/小時速率進行冷卻。最后將坯段切斷成200mm長的小段。表1
擠出試驗是用φ100mm容器以800噸壓力的壓機進行，擠出之前先在感應爐內加熱這些坯段。
為了取得型條機械性能的良好測定，用產生2*25平方毫米巴的一種模具進行單獨測試。擠出前預熱該金屬坯段至約500℃。擠出后在風下冷卻型條，冷卻時間約2分，直到溫度降至250℃以下。擠出后拉伸該型條0.5％。時效前控制室溫下的存放時間為4小時。借助于拉力測試方法獲得機械性能。
在不同時效時間下，不同時效合金的機械性能列于表2-4。
如這些表所說明的，參見

圖1，圖中以圖示示出不同時效時間，并以文字表征。圖1中，x軸為總時效時間，y軸為所用溫度。
此外，不同的欄目含義如下總時間＝總時效時間Rm＝極限抗拉強度RPO2＝屈服強度AB＝斷裂伸長Au＝均勻伸長所有數(shù)據(jù)是擠出型條的兩個平行樣品的平均值。表2 表3 表4
合金1號的極限抗拉強度(UTS)在A-周期和總的6小時后，略高于180MPa。該UTS值在5小時B-周期后為195MPa，在7小時C-周期后為204MPa。在10小時D-周期后UTS值為210MPa，13小時D-周期后為219MPa。
合金2號的極限抗拉強度UTS在A-周期和總的6小時后約為216MPa。對于B-周期總的5小時后UTS為225MPa。對于D-周期總的10小時后，UTS值增加到236MPa。
合金3號的極限抗拉強度UTS在A-周期和總的6小時后約為222MPa。對于B-周期總的5小時后UTS為231MPa。對于C-周期總的7小時后，UTS值為240MPa。對于D-周期9小時后UTS值為245MPa。對于E-周期，可最高獲得250MPa的UTS值。
總伸長率值似乎幾乎無關于時效周期。在峰值強度處，總的伸長率值AB為12％左右，雖然對于所述雙速時效周期，該強度值更高。
權利要求
1.一種在成形以后接受時效處理的熱可處理的Al-Mg-Si鋁合金，其特征在于，在擠出產物冷卻后，時效分二階段進行，在第一階段，以＞30℃/小時的加熱速率，加熱該擠出件至100-170℃的溫度，在第二階段，以5-50℃/小時的加熱速率，加熱該擠出件至160-220℃的最后保持溫度，以及施行總時效周期的時間在3-24小時范圍。
2.按照權利要求1的鋁合金，其特征在于第一時效階段后，在130-160℃溫度下保持1-3小時。
3.按照上述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于其最后時效溫度最高為165℃。
4.按照上述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于其最后時效溫度最高為205℃。
5.按照上述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于在第一加熱階段加熱速率為至少100℃/小時。
6.按照上述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于在第二加熱階段加熱速率為至少7℃/小時。
7.按照上述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于在第二加熱階段加熱速率為至多30℃/小時。
8.按照前述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于第一加熱步驟結束時，該溫度是在130-160℃的范圍。
9.按照前述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于總時效時間為至少5小時。
10.按照前述權利要求任一項的鋁合金，其特征在于總時效時間為最多12小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在成形以后接受時效處理的可熱處理的Al－Mg－Si鋁合金,在擠出產物冷卻后,時效分二階段進行,在第一階段,以>30℃/小時的加熱速率,加熱該擠出件至100－170℃的溫度,在第二階段,以5－50℃/小時加熱速率,加熱該擠出件至160－220℃的最后保持溫度,總時效時間為3－24小時。
文檔編號C22C21/02GK1334884SQ99816141
公開日2002年2月6日 申請日期1999年2月12日 優(yōu)先權日1999年2月12日
發(fā)明者U·吞達, R·奧德文 申請人:挪威海德羅公開有限公司