技术领域
[0001] 本
发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种
铝合金材料及其热处理工艺。
背景技术
[0002] 目前在航空航天领域广泛使用的高强铝合金主要是7xxx系列Al-Zn-Mg-Cu和2xxx系列Al-Cu-Mg铝合金。7xxx系列铝合金虽然强度很高，但有明显的应
力腐蚀开裂倾向，因而其构件应用潜力和使用寿命受到很大限制。2xxx系列铝合金的强度比7xxx系列铝合金低，但耐热性、疲劳特性，特别是抗疲劳裂纹扩展性都比7xxx系列好；然而由于2xxx系列铝合金
耐腐蚀性能仍然相对较差，直接影响铝合金结构件的性能，缩短其使用寿命。
[0003] 目前相关研究都是围绕着7xxx系列和2xxx系列合金展开的，主要通过合金化和热处理工艺优化的方式，在提高强度的同时尽可能兼顾耐腐蚀性能，但都没有从根本上达到强韧性和耐蚀性的统一；而且由于
合金元素含量提高，还会增加合金成本，加工性能变差。
[0004] 6xxx系列Al-Mg-Si(Cu)铝合金是可热处理强化铝合金中唯一没有发现
应力腐蚀开裂现象的合金，但目前已开发的6xxx系列铝合金大都属于中等强度合金，其强度还有进一步提升的空间，这也限制了6xxx系列铝合金应用到更多领域。
发明内容
[0006] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金材料及其热处理工艺，旨在解决目前铝合金材料不能兼顾强韧性和耐腐蚀性的问题。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 一种铝合金材料，其中，按
质量百分比包括以下组分：
[0009] Si 0.8％-1.3%；
[0010] Cu 0.3-0.7％；
[0011] Mn 0.20-0.60％；
[0012] Mg 0.8-1.4% ；
[0013] Cr 0.05-0.25%；
[0014] Zr 0.05-0.2%；
[0015] Fe﹤0.5%；
[0016] Zn﹤0.2%；
[0017] Ti﹤0.1%；
[0018] 杂质≤0.15%；
[0019] 其余为Al。
[0020] 所述的铝合金材料，其中，所述铝合金材料的生产状态包括有T4、T5、T6[0021] 一种对如上所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，包括以下工艺过程：
[0022] A、均匀化热处理：将铝合金材料
铸锭在540-585℃
温度下保温8-16 h进行均匀化处理；
[0023] B、对均匀化热处理后的铝合金材料铸锭做
挤压处理，挤压系数为35；C、固溶处理：将挤压后铝合金材料在530-580℃保温0.5-1.5 h；
[0024] D、将固溶处理后的铝合金材料
水冷淬火，
冷却水温≤35℃，转移时间小于30S；
[0025] E、时效处理：将铝合金材料在160-190℃保温4-12 h进行时效处理。
[0026] 所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述铝合金材料铸锭通过半连续
铸造制成，所述铝合金材料铸锭的直径为165 mm。
[0027] 所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤A中，将铝合金材料铸锭在570℃温度下保温12 h进行均匀化处理。
[0028] 所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤C中挤压后铝合金材料为直径28 mm的铝合金圆棒。
[0029] 所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤C的固溶处理工艺，将挤压后铝合金材料在在570℃保温1 h。
[0030] 所述的铝合金材料的热处理工艺，其中，所述步骤E的时效处理工艺，将铝合金材料在170℃保温8h进行时效处理。
[0031] 有益效果：本发明提供一种铝合金材料及其热处理工艺，通过在传统6xxx合金的
基础上，优化主合金元素Mg、Si、Cu等含量，并添加微量的Mn、Cr和Zr，控制杂质元素含量，从而配制成一种全新的6xxx铝合金，同时对热处理工艺进行优化，实现强度、韧性和耐蚀性的有机结合，使得产品可广泛航空航天以及民用
汽车等领域。
具体实施方式
[0032] 本发明提供一种铝合金材料及其热处理工艺，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体
实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033] 本发明的铝合金材料是在6xxx Al-Mg-Si（Cu）合金成分的基础上，通过调整主合金元素Mg、Si、Cu的含量，并引入微量元素Zr，控制杂质元素含量实现方案，其按质量百分比包括以下组分：
[0034] Si 0.8％-1.3%；
[0035] Cu 0.3-0.7％；
[0036] Mn 0.20-0.60％；
[0037] Mg 0.8-1.4% ；
[0038] Cr 0.05-0.25%；
[0039] Zr 0.05-0.2%；
[0040] Fe﹤0.5%；
[0041] Zn﹤0.2%；
[0042] Ti﹤0.1%；
[0043] 杂质≤0.15%（其为不可避免杂质，单个含量≤0.05%，总和≤0.15%）；
[0044] 其余为Al。
[0045] 不同状态的铝合金材料使用不同的代号，T代表其热处理状态，在T字后面的第一个数字表示热处理基本类型，按照此规定，本发明的铝合金材料的生产状态包括有T4、T5、T6。具体为T4：
固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态适用于固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。T5：由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态，适用于由高温成型过程冷却后，不经
过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品。T6：固溶热处理后进行人工时效的状态适用于固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
[0046] 按照上述成分配置的铝合金材料，通过半连续铸造获得直径为165mm的原铸锭，然后进行以下工艺过程：
[0047] A、均匀化热处理：将铝合金材料铸锭在540-585℃温度下保温8-16 h进行均匀化处理。较佳的是，将铝合金材料铸锭在570℃温度下保温12 h进行均匀化处理[0048] B、对均匀化热处理后的铝合金材料铸锭在1800T挤压机上做挤压处理，挤压系数为35，得到直径28 mm的铝合金圆棒。进一步的，在铝合金铸锭进行均匀化处理后还需要进行水冷，以防止粗大相析出。
[0049] C、固溶处理：将挤压后铝合金圆棒在530-580℃保温0.5-1.5 h。较佳的是将挤压后铝合金材料在在570℃保温1 h。
[0050] D、将固溶处理后的铝合金材料水冷淬火，冷却水温≤35℃，转移时间小于30S；
[0051] E、时效处理：将铝合金材料在160-190℃保温4-12 h进行时效处理。较佳的是，将铝合金材料在170℃保温8h进行时效处理。
[0052] 通过对铝合金材料热处理工艺进行优化，使铝合金材料的综合性能得到进一步提升，提高了其力学性能，其
抗拉强度、
屈服强度得到很大的提高，同时又使其保持很好的塑性，断后伸长率显著提高。
[0053] 实施例1
[0054] 一种铝合金材料，其中，按质量百分比包括以下组分：
[0055] Si 1%；
[0056] Cu 0.5％；
[0057] Mn 0.4％；
[0058] Mg 1.1% ；
[0059] Cr 0.15%；
[0060] Zr 0.1%；
[0061] Fe 0.3%；
[0062] Zn 0.1%；
[0063] Ti 0.05%；
[0064] Al 96%
[0065] 杂质 0.03%。
[0066] 按照上述成分配置的铝合金材料，通过半连续铸造获得直径为165mm的原铸锭，然后将铝合金材料铸锭在570℃温度下保温12 h进行均匀化处理。然后对均匀化热处理后的铝合金材料铸锭在1800T挤压机上做挤压处理，挤压系数为35，得到直径28 mm的铝合金圆棒。将挤压后铝合金材料在在570℃保温1 h后水冷淬火，冷却水温不大于35℃，转移时间小于30S。将铝合金材料在170℃保温8h进行时效处理。
[0067] 实施例2
[0068] 一种铝合金材料，其中，按质量百分比包括以下组分：
[0069] Si 0.8%；
[0070] Cu 0.7％；
[0071] Mn 0.6％；
[0072] Mg 0.8% ；
[0073] Cr 0.05%；
[0074] Zr 0.05%；
[0075] Fe 0.1%；
[0076] Zn 0.1%；
[0077] Ti 0.05%；
[0078] Al 96.7%
[0079] 杂质 0.05%。
[0080] 按照上述成分配置的铝合金材料，通过半连续铸造获得直径为165mm的原铸锭，然后将铝合金材料铸锭在585℃温度下保温8 h进行均匀化处理。然后对均匀化热处理后的铝合金材料铸锭在1800T挤压机上做挤压处理，挤压系数为35，得到直径28 mm的铝合金圆棒。将挤压后铝合金材料在在575℃保温1 h后水冷淬火，冷却水温不大于35℃，转移时间小于30S。将铝合金材料在190℃保温12h进行时效处理。
[0081] 实施例3
[0082] 一种铝合金材料，其中，按质量百分比包括以下组分：
[0083] Si 1.3%；
[0084] Cu 0.7％；
[0085] Mn 0.6％；
[0086] Mg 1.4% ；
[0087] Cr 0.25%；
[0088] Zr 0.2%；
[0089] Fe 0.4%；
[0090] Zn 0.15%；
[0091] Ti 0.05%；
[0092] Al 94.9%
[0093] 杂质 0.05%。
[0094] 按照上述成分配置的铝合金材料，通过半连续铸造获得直径为165mm的原铸锭，然后将铝合金材料铸锭在540℃温度下保温16 h进行均匀化处理。然后对均匀化热处理后的铝合金材料铸锭进行水冷，然后在1800T挤压机上做挤压处理，挤压系数为35，得到直径28 mm的铝合金圆棒。将挤压后铝合金材料在在530℃保温1 h后水冷淬火水冷淬火，冷却水温不大于35℃，转移时间小于30S。将铝合金材料在160℃保温4h进行时效处理。
[0095] 将实施例1-3中所加工得到的铝合金材料进行性能测试，测试结果见表1。
[0096] 表1、铝合金材料性能测试结果
