一种高性能2A70铝合金的制备方法与流程

一种高性能2a70铝合金的制备方法
技术领域
1.本发明属于铝合金热处理技术领域，尤其涉及高性能2a70铝合金的制备方法，具体为一种获得高性能2a70铝合金高温固溶淬火热处理方法。


背景技术：

2.2a70铝合金导热性良好，任何厚度的毛坯均不需要预热，可直接在高温炉内加热，要求毛坯加热到锻造温度的上限。为保证强化相的充分溶解，其保温时间比一般钢的加热时间长。经对2a70铝合金进行dsc测试，发现其低熔点共晶相的熔化温度为560℃。淬火温度过高和淬火时间过长导致再结晶晶粒长大，产生粗大晶粒。目前关于2a70铝合金的热处理研究较少，dsc测试并不能指导淬火温度。因此，研究2a70铝合金高温固溶淬火热处理方法是本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高性能2a70铝合金的制备方法，本发明提供的方法制备得到的产品具有较好的性能。
4.本发明提供了一种高性能2a70铝合金的制备方法，包括：
5.将2a70铝合金铸锭进行均匀化处理、锻造、固溶处理、轧制、固溶淬火处理和时效处理，得到高性能2a70铝合金。
6.优选的，所述2a70铝合金铸锭的成分为：
7.≤0.04wt％的si；
8.0.9～1.5wt％的fe；
9.1.9～2.5wt％的cu；
10.≤0.20wt％的mn；
11.1.4～1.8wt％的mg；
12.0.9～1.5wt％的ni；
13.≤0.30wt％的zn；
14.0.02～0.10wt％的ti；
15.≤0.05wt％的单个杂质；
16.≤0.1wt％的合金杂质；
17.余量为al。
18.优选的，所述均匀化处理的方法包括：
19.在第一温度保温第一时间后升温至第二温度保温第二时间；
20.所述第一温度为410～430℃，所述第二温度为485～505℃。
21.优选的，所述第一时间为4～8小时，所述第二时间为45～55小时。
22.优选的，所述锻造过程中的开锻温度为400～510℃，终锻温度≥350℃。
23.优选的，所述固溶处理的温度为505～515℃，时间为10～15h。
24.优选的，所述轧制过程中的开轧温度为400～510℃，终轧温度≥350℃。
25.优选的，所述固溶淬火处理的温度为535～570℃，时间为2～6h。
26.优选的，所述固溶淬火处理的淬火方法为水淬，淬火水温为10～30℃，淬火转移的时间≤10秒。
27.优选的，所述时效处理的温度为187～193℃，时间为8～12h。
28.本发明通过在低熔点共晶相的熔化温度处加热的方式，充分发挥温度对共晶相回溶的影响，在保证锻件不过烧的情况下，加快了低熔点共晶相的回溶，并且随着温度的提升，非平衡凝固形成的θ(al2cu)、s(al2cumg)回溶时间也大幅降低，极大程度上节约了铝合金锻件高温淬火热处理的时间，节约了铝合金热处理的成本，提升了铝合金的加工效率。
附图说明
29.图1为本发明实施例2制备的产品的金相图片。
具体实施方式
30.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明提供了一种高性能2a70铝合金的制备方法，包括：
32.将2a70铝合金铸锭进行均匀化处理、锻造、固溶处理、轧制、固溶淬火处理和时效处理，得到高性能2a70铝合金。
33.在本发明中，所述2a70铝合金铸锭的成分优选为：
34.≤0.04wt％的si；
35.0.9～1.5wt％的fe；
36.1.9～2.5wt％的cu；
37.≤0.20wt％的mn；
38.1.4～1.8wt％的mg；
39.0.9～1.5wt％的ni；
40.≤0.30wt％的zn；
41.0.02～0.10wt％的ti；
42.≤0.05wt％的单个杂质；
43.≤0.1wt％的合金杂质；
44.余量为al。
45.在本发明中，所述si的质量含量优选≤0.035wt％；所述fe的质量含量优选为1.0～1.4％，更优选为1.1～1.3％，最优选为1.2％；所述cu的质量含量优选为2.0～2.4，更优选为2.1～2.3％，最优选为2.2％；所述mn的质量含量优选为0.01～0.1％，更优选为0.02％；所述mg的质量含量优选为1.5～1.7％，更优选为1.6％；所述ni的质量含量优选为1.0～1.4％，更优选为1.1～1.3％，最优选为1.2％；所述zn的质量含量优选为0.01～0.1％，更优选为0.02％；所述ti的质量含量优选为0.03～0.08％，更优选为0.04～0.07％，
最优选为0.05％。
46.在本发明中，所述2a70铝合金铸锭的直径优选为1400～1450mm，更优选为1410～1430mm，最优选为1420～1430mm。
47.本发明对所述2a70铝合金铸锭的来源没有特殊的限制，可采用本领域技术人员熟知的铸锭制备方法制备得到，也可采用市售商品。
48.在本发明中，所述均匀化处理优选为双级均匀化热处理，所述均匀化热处理的方法优选包括：
49.在第一温度保温第一时间后升温至第二温度保温第二时间。
50.在本发明中，所述第一温度优选为410～430℃，更优选为415～425℃，最优选为420℃；所述第一时间优选为4～8小时，更优选为5～7小时，最优选为6小时；所述第二温度优选为485～505℃，更优选为495℃；所述第二时间优选为45～55小时，更优选为48～52小时，最优选为50小时。
51.在本发明中，所述锻造过程中的开锻温度优选为400～510℃，更优选为480～510℃，更优选为490～510℃，最优选为500℃；终锻温度优选≥350℃，更优选为350～400℃，更优选为360～390℃，最优选为370～380℃；模具温度优选≥250℃，更优选为250～300℃，更优选为260～290℃，最优选为270～280℃。
52.在本发明中，所述锻造优选为锻后空冷，在空气中缓慢冷却。
53.在本发明中，所述锻造后得到的锻块尺寸优选为
54.在本发明中，所述固溶处理的温度优选为505～515℃，更优选为508～512℃，最优选为510℃；所述固溶处理的时间优选为10～15h，更优选为11～14h，最优选为12～13h。
55.在本发明中，所述轧制过程中的开轧温度优选为400～510℃，更优选为480～510℃，更优选为490～510℃，最优选为500℃；终轧温度优选≥350℃，更优选350～400℃，更优选为360～390℃，最优选为370～380℃。
56.在本发明中，所述轧制完成后优选将热轧后的锻块空冷至室温。
57.在本发明中，所述固溶淬火处理的温度优选为535～570℃，更优选为540～560℃，最优选为550℃；时间优选为2～6h，更优选为3～5h，最优选为4h；所述固溶淬火处理过程中优选随炉升温；所述固溶淬火处理的淬火方法优选为水淬，淬火水温优选为10～30℃，更优选为15～25℃，最优选为20℃；淬火转移的时间优选≤10秒。
58.在本发明中，所述时效处理的温度优选为187～193℃，更优选为190℃；所述时效处理的时间优选为8～12h，更优选为10h；所述时效处理的冷却方法优选为空冷。
59.在本发明中，所述高性能2a70铝合金的制备方法优选包括：
60.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
61.将均匀化处理后的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，在空气中缓慢冷却，开锻温度490～510℃，终锻温度≥350℃；模具温度≥250℃；
62.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
63.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为≥350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块锻块空冷至室温得到铝合金板材；
64.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样
品再进行时效处理；固溶淬火处理：540℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
65.本发明在保证不过烧的情况下，提高淬火温度，减少淬火时间，节约成本，提高效率。
66.本发明以下实施例中所采用的2a70铸锭为湖南中创空天新材料股份有限公司熔铸厂提供的2a70-产品。
67.实施例1
68.按照下述方法制备高性能2a70铝合金：
69.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
70.将均匀化处理后的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，开锻温度490～510℃，终锻温度为350℃；模具温度为250℃；
71.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
72.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块空冷至室温，得到铝合金板材；
73.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样品再进行时效处理；固溶淬火处理：535℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
74.实施例2
75.按照下述方法制备高性能2a70铝合金：
76.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
77.将均匀化处理后的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，开锻温度490～510℃，终锻温度为350℃；模具温度为250℃；
78.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
79.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块空冷至室温，得到铝合金板材；
80.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样品再进行时效处理；固溶淬火处理：540℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
81.实施例2制备的产品的金相结果如图1所示，可以看出，金相组织均匀，无过烧和粗大化合物，晶粒细小。
82.实施例3
83.按照下述方法制备高性能2a70铝合金：
84.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
85.将均匀化处理的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，开锻温度490～510℃，终锻温度为350℃；模具温度为250℃；
86.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
87.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块空冷至室温，得到铝合金板材；
88.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样品再进行时效处理；固溶淬火处理：545℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
89.实施例4
90.按照下述方法制备高性能2a70铝合金：
91.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
92.将均匀化处理后的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，开锻温度490～510℃，终锻温度为350℃；模具温度为250℃；
93.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
94.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块空冷至室温，得到铝合金板材；
95.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样品再进行时效处理，固溶淬火处理：550℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
96.实施例5
97.按照下述方法制备高性能2a70铝合金：
98.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
99.将均匀化处理后的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，开锻温度490～510℃，终锻温度为350℃；模具温度为250℃；
100.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
101.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块空冷至室温，得到铝合金板材；
102.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样品再进行时效处理，固溶淬火处理：560℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
103.实施例6
104.按照下述方法制备高性能2a70铝合金：
105.对2a70铸锭进行组织均匀化处理(双级均热：420℃/6h，495℃/48h)；
106.将均匀化处理后的铸锭进行锻造，锻成的锻块，锻后空冷，开锻温度490～510℃，终锻温度为350℃；模具温度为250℃；
107.将锻造后的锻块进行固溶处理510
±
5℃/12h；
108.将固溶处理后得到的锻块进行开轧温度为490～510℃，终轧温度为350℃的热轧变形，然后将热轧后锻块空冷至室温，得到铝合金板材；
109.将得到的板材上沿轧制方向进行取样，将得到的样品加工成固溶淬火处理试验样品再进行时效处理，固溶淬火处理：570℃/4h、随炉升温、水淬；时效处理：190℃
±
3℃，10h，空冷。
110.性能检测
111.对本发明实施例制备的产品进行性能检测，检测方法为gb/t 228.1-2021《金属材
料室温拉伸试验方法》，检测结果如下：
[0112] 固溶处理时效处理抗拉强度屈服强度延伸率实施例1535℃x4h190℃x10h386mpa250mpa20％实施例2540℃x4h190℃x10h381mpa248mpa17.5％实施例3545℃x4h190℃x10h373mpa244mpa19.5％实施例4550℃x4h190℃x10h392mpa268mpa17％实施例5560℃x4h190℃x10h348mpa255mpa6.5％实施例6570℃x4h190℃x10h291mpa239mpa2％
[0113]
采用gb/t 231.1-2018《金属材料布氏硬度试验方法测试》，对实施例制备的产品进行硬度检测，检测结果为：
[0114]
检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6硬度(hbw2.5/62.5)119123115127108100
[0115]
本发明通过在低熔点共晶相的熔化温度处加热的方式，充分发挥温度对共晶相回溶的影响，在保证锻件不过烧的情况下，加快了低熔点共晶相的回溶，并且随着温度的提升，非平衡凝固形成的θ(al2cu)、s(al2cumg)回溶时间也大幅降低，极大程度上节约了铝合金锻件高温淬火热处理的时间，节约了铝合金热处理的成本，提升了铝合金的加工效率。
[0116]
虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本技术的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本技术的限制。

技术特征：
1.一种高性能2a70铝合金的制备方法，包括：将2a70铝合金铸锭进行均匀化处理、锻造、固溶处理、轧制、固溶淬火处理和时效处理，得到高性能2a70铝合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述2a70铝合金铸锭的成分为：≤0.04wt％的si；0.9～1.5wt％的fe；1.9～2.5wt％的cu；≤0.20wt％的mn；1.4～1.8wt％的mg；0.9～1.5wt％的ni；≤0.30wt％的zn；0.02～0.10wt％的ti；≤0.05wt％的单个杂质；≤0.1wt％的合金杂质；余量为al。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均匀化处理的方法包括：在第一温度保温第一时间后升温至第二温度保温第二时间；所述第一温度为410～430℃，所述第二温度为485～505℃。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一时间为4～8小时，所述第二时间为45～55小时。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锻造过程中的开锻温度为400～510℃，终锻温度≥350℃。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为505～515℃，时间为10～15h。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧制过程中的开轧温度为400～510℃，终轧温度≥350℃。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固溶淬火处理的温度为535～570℃，时间为2～6h。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固溶淬火处理的淬火方法为水淬，淬火水温为10～30℃，淬火转移的时间≤10秒。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时效处理的温度为187～193℃，时间为8～12h。

技术总结
本发明提供了一种获得高性能2A70铝合金高温固溶淬火热处理方法，通过在低熔点共晶相的熔化温度处加热的方式，充分发挥温度对共晶相回溶的影响，在保证锻件不过烧的情况下，加快了低熔点共晶相的回溶，并且随着温度的提升，非平衡凝固形成的θ(Al2Cu)、S(Al2CuMg)回溶时间也大幅降低，极大程度上节约了铝合金锻件高温淬火热处理的时间，节约了铝合金热处理的成本，提升了铝合金的加工效率。提升了铝合金的加工效率。


技术研发人员：倪珂 肖锋 赵斌南 刘龙 郑奇 鲁昱
受保护的技术使用者：湖南中创空天新材料股份有限公司
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/1/6