阅读说明：本技术 一种提高退火态铝铜合金板材强度和韧性的热处理方法 (Heat treatment method for improving strength and toughness of annealed aluminum-copper alloy plate ) 是由 蔺永诚 朱旭昊 姜玉强 吴瞧 于 2018-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高退火态铝铜合金板材强度和韧性的热处理方法。其方法包括以下步骤：(1)将退火态的铝铜合金板材进行固溶处理,然后水淬；(2)对固溶后的铝铜合金板材进行自然时效,自然时效时间50小时～80小时；(3)对自然时效后的铝铜合金板材进行预拉伸变形,预拉伸变形过程包括两个阶段,第一阶段的预变形量为5％～15％,第二阶段的预变形量为1％～5％；(4)对预变形处理后的铝铜合金板材进行人工时效。本发明提出的方法可以有效地提高铝铜合金板材的强度和韧性。(The invention discloses a heat treatment method for improving the strength and toughness of an annealed aluminum-copper alloy plate. The method comprises the following steps: (1) carrying out solution treatment on the annealed aluminum-copper alloy plate, and then carrying out water quenching; (2) naturally aging the aluminum-copper alloy plate after the solid solution treatment, wherein the natural aging time is 50-80 hours; (3) performing pre-stretching deformation on the naturally aged aluminum-copper alloy plate, wherein the pre-stretching deformation process comprises two stages, the pre-deformation amount of the first stage is 5% -15%, and the pre-deformation amount of the second stage is 1% -5%; (4) and carrying out artificial aging on the aluminum-copper alloy plate subjected to the pre-deformation treatment. The method provided by the invention can effectively improve the strength and toughness of the aluminum-copper alloy plate.)

一种提高退火态铝铜合金板材强度和韧性的热处理方法

技术领域

本发明属于铝合金材料热处理技术领域，涉及一种提高退火态铝铜合金板材强度和韧性的热处理方法。

背景技术

铝铜合金由于其优良的综合性能，被广泛应用于航空航天和轨道交通行业。该合金密度小、延展性好，便于机械加工和塑性成形。该合金基体为

，第二相主要为Al₂Cu相。

目前我国生产的铝铜合金板材多通过轧制成型。轧制后的铝铜合金板材会产生残余应力，需要经过退火工艺来消除轧制过程产生的残余应力。退火后的铝铜合金板材，室温拉伸韧性虽然较好，但是其抗拉强度小于200 MPa，屈服强度小于100 MPa，远远低于航空航天铝铜合金板材的服役要求。因此，急需发明一种合理的热处理工艺来综合提高退火态铝铜合金板材的强度和韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高退火态铝铜合金板材强度和韧性的热处理方法，该方法通过调控热处理工艺参数和预变形量，可以有效的提高铝铜合金板材的强度和韧性，从而解决了退火态的铝铜合金板材强度不高、韧性不足的难题。

本发明解决上述难题的方案是：

步骤1：将退火态铝铜合金板材进行固溶处理，固溶温度为520~560℃，固溶时间为25分钟~55分钟，然后淬火，淬火介质为室温水，淬火转移时间少于5秒；

步骤2：对固溶后的铝铜合金板材进行自然时效，自然时效时间50小时~80小时；

步骤3：对自然时效后的铝铜合金板材进行预拉伸变形，预拉伸变形过程包括两个阶段，第一阶段的预变形量为5 %~15 %，第二阶段的预变形量为1 %~5 %；

步骤4：对预变形后的铝铜合金板材进行人工时效，人工时效温度为130~190 ℃，人工时效时间为6小时~18 小时。

本发明的有益效果为：首先，通过固溶处理，使铝铜合金板材初始组织中粗大的Al2Cu相溶解到铝合金基体中。其次，通过自然时效降低固溶淬火过程中的淬火应力，减少板材的残余变形。然后，通过预变形来提高铝铜合金板材中的位错密度和形变储能。最后，通过人工时效，调控析出相的尺寸及其分布，从而获得强度高和韧性好的铝铜合金板材。

附图说明

图1 铝铜合金板材初始组织；

图2 退火态铝铜合金板材室温单轴拉伸应力应变曲线；

图3 实施例1获得的铝铜合金板材室温单轴拉伸应力应变曲线；

图4 实施对比实验1获得的铝铜合金板材室温单轴拉伸应力应变曲线；

图5 实施对比实验2获得的铝铜合金板材室温单轴拉伸应力应变曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细说明。

本发明为一种提高退火态铝铜合金板材强度和韧性的热处理方法，实施案例1中使用的退火态铝铜合金板材的初始成分如表1所示，初始微观组织如图1所示。铝合金基体上分布着均匀的铸造相，铸造相的体积分数约为7.83 %。退火态铝铜合金板材的室温单轴拉伸性能如图2所示，垂直于轧制方向的抗拉强度仅为173.96 MPa，屈服强度仅为71.44MPa，板材强度严重不足。

表1 本发明实例1中所用铝铜合金板材成分(wt. %)

Cu

Zr

V

Mn

Si

Fe

Ti

Al

5.00~7.00

0.08~0.15

<0.1

0.25~0.45

<0.08

0.12~0.25

Bal.

85.00~90.00

实施例1

步骤1：将铝铜合金板材进行固溶处理，固溶温度为535 ℃，固溶时间为35分钟，然后淬火，淬火介质为室温水，淬火转移时间不超过5秒；

步骤2：对固溶后的铝铜合金板材进行自然时效，自然时效时间为50小时；

步骤3：对自然时效后的铝铜合金板材进行预拉伸变形，该预拉伸变形过程包括两个阶段，第一阶段的预变形量为9 %，第二阶段的预变形量为1 %；

步骤4：对预变形后的铝铜合金板材进行人工时效，其人工时效温度为145 ℃，人工时效时间为12小时。

实施例1工艺获得的铝铜合金板材，室温单轴拉伸应力应变曲线如图3所示。铝铜合金板材的抗拉强度达到了536.59 MPa，屈服强度达到了347.96 MPa，延伸率为9.46%。强韧性均达到航空航天铝铜合金的服役要求。为进一步证明本发明方法的优越性，进行了对比实验1和2。对比实验1只进行实施例1的步骤3，对比实验2只进行实施例1的步骤1、2和4。

实施对比实验1获得的铝铜合金板材室温单轴拉伸应力应变曲线如图4所示。由图3和图4可以发现，与对比实验1相比较，实施例1获得的铝铜合金板材，抗拉强度提高了2.94倍，屈服强度提高了2.15倍。因此，固溶时效等工艺能够显著提高铝铜合金板材的强度。

实施对比实验2获得的铝铜合金板材室温单轴拉伸应力应变曲线如图5所示。由图3和图5可以发现，实施例1获得的铝合金板材强度高、韧性好。因此，预变形工艺可以有效地提高铝铜合金板材的韧性。

上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但本发明不局限于上述具体的实施方式，上述的具体实施方式仅是示例性的，不是局限性的，任何不超过本发明权利要求的发明创造，均在本发明的保护之内。