一種提高a356鋁合金拉伸性能的處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝。
【背景技術】
[0002] 鋁合金是一種較年輕的金屬材料，在20世紀初才開始工業(yè)應用。第二次世界大戰(zhàn) 期間，鋁材主要用于制造軍用飛機。戰(zhàn)后，由于軍事工業(yè)對鋁材的需求量驟減，鋁工業(yè)界便 著手開發(fā)民用鋁合金，使其應用范圍由航空工業(yè)擴展到建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運輸業(yè)、 電力和電子工業(yè)、機械制造業(yè)和石油化工等國民經(jīng)濟各部門，應用到人們的日常生活當中。 現(xiàn)在，鋁材的用量之多，范圍之廣，僅次于鋼鐵，成為第二大金屬材料。
[0003] 1、高強度鑄造鋁合金和變形鋁合金 一般鑄造錯合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4個系列，其中以AlCu系和AlZn系鋁合金的強度最高，但多數(shù)在200Mpa~300Mpa之間，高于400Mpa的只有AlCu系的 少數(shù)幾個牌號，但因采用精鋁基體且加入貴重元素，制造成本很高;AlZn系鑄造合金的耐 熱性能很差。因此，一般鑄造鋁合金與變形鋁合金相比因強韌性稍遜使其應用范圍受到較 大的限制。許多重要用途如特種重載車負重輪、航空用鋁合金等多采用變形鋁合金，而不是 鑄造鋁合金。變形鋁合金通過擠壓、乳制、鍛造等手段減少了缺陷，細化了晶粒，提高了致密 度，因而具有很高的強度、優(yōu)良的韌性以及良好的使用性能。但是，對設備和工裝模具要求 高，工序多，因此變形鋁合金生產(chǎn)周期長、成本很高。與變形鋁合金相比，鑄造鋁合金具有價 格低廉、組織各向同性、可以獲得特殊的組織、易于生產(chǎn)形狀復雜的零件、可以小批量生產(chǎn) 也可以大批量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點。因此，開發(fā)出能夠替代部分變形鋁合金的高強韌鑄造鋁合 金材料及其鑄造成形工藝，可以達到以鑄代鍛、縮短制造周期、降低制造成本的目的，具有 重要的理論意義和重大的實際應用價值。
[0004] 在高強韌鑄造鋁合金的發(fā)展過程中，法國于20世紀初研制成功的A-U5GT占有重 要的地位，在目前具有代表性的高強韌鑄造鋁合金中它的歷史最久、應用最為廣泛。我國目 前沒有與它對應的牌號。
[0005] 2、高溫鋁合金 高溫合金又稱耐熱高強合金、熱強合金或超合金，是在20世紀40年代隨著航空渦輪發(fā) 動機的出現(xiàn)發(fā)展起來的一種重要金屬材料，能在高溫氧化氣氛和燃氣腐蝕條件下長期承受 較大的工作負荷，主要用于燃氣輪機的熱端部件，是航空航天、艦船、發(fā)電、石油化工和交通 運輸工業(yè)的重要結構材料。其中有些合金亦可用于生物工程作骨科和齒科材料。
[0006] 常用的高溫合金包括鎳基、鐵基和鈷基合金，能在600~1100°C高溫環(huán)境下工作； 而耐熱鋁合金則是冷戰(zhàn)期間發(fā)展起來的。耐熱高強鋁合金適于在400°C以下的熱環(huán)境中長 期承受較大的工作載荷，在航空航天、重工機械等領域得到越來越多的應用。除航空渦輪發(fā) 動機、燃氣輪機等直接與高溫燃氣接觸的部件之外，其余高溫高壓強動力部件均可采用耐 熱商強錯合金鑄造。
[0007] 由于鋁合金比較容易加工，隨著加工技術水平的提高，在強度滿足要求的情況下， 人們越來越多地采用變形鋁合金替代鑄造鋁合金。因此耐熱高強鋁合金又分為鑄造用合金 和變形用合金兩大類。
[0008] 而在國民經(jīng)濟和國防現(xiàn)代化建設和發(fā)展中具有廣泛用途和極光明前景的耐熱高 強變形鋁合金，國內(nèi)外文獻中報導較少，已知的2219、2A02、2A04、2A06、2A10、2A11、2A12、 2A14、2A16、2A17、2A50、2A70、2A80等2XXX系變形鋁合金及7A04等7XXX系變形鋁合金，在 250°C以上溫度下強度多數(shù)小于100Mpa，而其主要合金元素除Cu、Mn外，都是以Si、Mg、Zn 作為主微合金化元素，而不添加這幾種元素、且250°C以上溫度下強度在150Mpa以上的耐 熱高強變形鋁合金材料未見報導。
[0009] 3、鋁合金的變質(zhì)處理 熔體的高質(zhì)化處理是鋁合金熔煉的核心環(huán)節(jié)和追求目標，同時是獲得優(yōu)質(zhì)鋁合金材料 的基礎和前提。高質(zhì)化處理主要包括兩個方面：一是純凈化，二是結構單元細化及均勻化。 前者主要是采取把雜質(zhì)固態(tài)化濾除和"以氣除氣"的方法降低熔體雜質(zhì)和氫含量，工藝過程 會產(chǎn)生廢渣和廢氣；后者通常稱為變質(zhì)處理，是以添加劑或機械、物理方法使構成鋁合金熔 體及固溶體的基本單元一結晶體一的尺寸變得盡可能小、分布盡可能均勻，因添加劑進入 合金熔體，成為合金的有效成份，因而過程中不產(chǎn)生廢渣和廢氣。變質(zhì)處理特別是使用高效 變質(zhì)劑是調(diào)整鋁合金鑄態(tài)組織的根本手段。而合金的制備工藝對合金性質(zhì)有著重大影響， 然后現(xiàn)在技術在制備合金時，得到的合金性質(zhì)都不盡如人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，以 提高A356鋁合金的性能。
[0011] 本發(fā)明的技術方案是：一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，成分質(zhì)量百分 數(shù)：Si:7· 2%，Mg:0· 39%，F(xiàn)e:0· 09%，Ti:0· 13%，Sr:小于 500*10-6,其余為A1，鑄造A356 鋁 合金通過消失模澆注成型，澆注溫度為700e;鑄造前，在680e對熔化金屬液脫氣30min， 對鑄造后的A356鋁合金進行T6熱處理即可。
[0012] 所述的Τ6熱處理為：538e固溶處理5h，70e熱水淬火+自然時效lh+160e人工時 效4h。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明合金的屈服強度大約為金屬模鑄A356-T6合金的1. 13 倍；但伸長率卻低，D=1116%，為金屬模鑄A356-T6合金伸長率的23%。由于試樣的伸長率和 斷面收縮率都很低，因此即使試驗的屈服強度很高，抗拉強度也會較低，試驗測定的抗拉 強度為屈服強度的1106倍，低于其它試驗結果，比如金屬模鑄A356-T6合金的為1141， 砂模鑄造A356-T6合金的為1134。因此，熔煉、澆注和熱處理工藝對鑄件微觀組織影響很 大，進而影響其力學性能。
【具體實施方式】
[0014] 鑄造A356 鋁合金成分（質(zhì)量百分數(shù)）：Si:7. 2%，Mg:0. 39%，F(xiàn)e:0. 09%，Ti:0. 13%， Sr:小于500*10 6,其余為Al。試驗用鑄造A356鋁合金通過消失模澆注成型，澆注溫度為 700e;鑄造前，在680e對熔化金屬液脫氣30min，鑄造A356鋁合金的化學成分如表1 所示。對鑄造后的A356鋁合金進行T6熱處理（538e固溶處理5h，70e熱水淬火+自然 時效lh+ 160e人工時效4h)。
[0015] 從鑄造A356和鑄造A356-T6合金板中切取金相試樣，先在不同粗細的金相砂紙 上磨制，然后用〇15Lm的金相液進行拋光。將制備好的試樣置于MeF3型光學顯微鏡下觀 察合金的金相組織，并利用SISCIASV610圖像分析軟件定量測試其顯微組織特征值，比 如：枝晶胞尺寸（DendriteCe11Size,DCS)、二次枝晶臂間距（SecondaryDendriteArm Spacing，SDAS)和共晶硅粒子長、寬值。根據(jù)定量金相原理的截線法近似計算DCS:DCS=L/ η( 1)式中，L為圖像中任意截線的長度，η為截線所截胞界的總數(shù)或截線與共晶區(qū)域交點 的總數(shù)。同樣根據(jù)等式（1)來測定SDAS的特征值，但此時L為穿過二次枝晶臂任意截線 總長，η為截線所截二次枝晶臂的總間隔數(shù)或二次枝晶臂個數(shù)。其它特征參數(shù)值由圖像分 析系統(tǒng)自動測得。采用線切割在鑄造Α356和Α356-Τ6合金板中切割出1mm厚的薄片，先 在不同粗細的金相砂紙磨。
[0016] 按照GB/T228) 2002標準《金屬材料室溫拉伸試驗方法》將A356-T6合金板制 成拉伸試樣。在室溫條件下進行拉伸試驗，其加載速率為01008s- 1。利用引伸計測定 拉伸試樣的屈服強度、抗拉強度和伸長率。
[0017] 力學性能分析 表1不同方式鑄造的A356合金的拉伸性能
從表1中可知，本試驗中合金的屈服強度大約為金屬模鑄A356-T6合金的1. 13倍；但 伸長率卻低，D=1116%，為金屬模鑄A356-T6合金伸長率的23%。由于試樣的伸長率和斷面 收縮率都很低，因此即使試驗的屈服強度很高，抗拉強度也會較低，試驗測定的抗拉強度 為屈服強度的1106倍，低于其它試驗結果，比如金屬模鑄A356-T6合金的為1141，砂模 鑄造A356-T6合金的為1134。因此，熔煉、澆注和熱處理工藝對鑄件微觀組織影響很大， 進而影響其力學性能。
【主權項】
1. 一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，其特征在于：成分質(zhì)量百分數(shù)：Si: 7. 2%，Mg:0. 39%，F(xiàn)e:0. 09%，Ti:0. 13%，Sr:小于 500*10 6,其余為A1，鑄造A356 鋁合金通過 消失模澆注成型，澆注溫度為700e;鑄造前，在680e對熔化金屬液脫氣30min，對鑄造 后的A356鋁合金進行T6熱處理即可。2. 根據(jù)利要求1所述的一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，其特征在于：所述 的T6熱處理為：538e固溶處理5h，70e熱水淬火+自然時效lh+160e人工時效4h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高A356鋁合金拉伸性能的處理工藝，其特征在于：成分（質(zhì)量百分數(shù)）：Si：7.2%，Mg：0.39%，F(xiàn)e：0.09%，Ti：0.13%，Sr：小于500*10-6，其余為Al，鑄造A356鋁合金通過消失模澆注成型,澆注溫度為700e；鑄造前,在680e對熔化金屬液脫氣30min，對鑄造后的A356鋁合金進行T6熱處理即可。所述的T6熱處理為：538e固溶處理5h,70e熱水淬火+自然時效1h+160e人工時效4h。
【IPC分類】C22F1/043, C22C21/02
【公開號】CN105296817
【申請?zhí)枴緾N201410261910
【發(fā)明人】畢紗燕
【申請人】畢紗燕
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月13日