【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，具體涉及一種6061鋁合金的電流固溶時效 熱處理的工藝方法。
【背景技術】
[0002] 鋁合金主要是通過時效析出強化，而時效前的固溶處理對后續的時效過程具有重 要的影響，因此往往通過提高合金固溶體的過飽和程度而增加時效析出相的數量來達到提 高強化效果的目的。傳統變形組織的固溶溫度遠低于非平衡低熔共晶點，導致粗大化合物 相不能徹底溶解，將對合金的綜合性能產生不利影響。合金淬火所獲得的溶質過飽和程度 既與合金的成分有關，也與固溶程度有關。因此，在不提高合金元素總含量的前提下，如何 提高固溶體的過飽和度，減少粗大未溶結晶相，對提高時效析出程度和改善抗斷裂性能具 有積極意義。
[0003] 傳統的固溶處理是一種在低熔點共晶體熔化溫度下保溫一段時間，然后快速冷卻 以獲得一定過飽和度的方法。隨著固溶溫度的提高和固溶時間的延長，合金固溶體的過飽 和程度會得到相應的提高，但能耗很大。陳康華等采取逐步升溫的強化固溶方法，突破了低 熔點共晶體的共晶點，避免了過燒，從而提高了合金的時效析出程度并改善了抗斷裂性能。 這種強化固溶方法是提高鋁合金綜合性能的一個有效途徑，尤其是顯著提高了抗應力腐蝕 性能，但并沒有顯著減少高溫固溶處理時間，即沒有降低固溶處理的能耗。
[0004] 時效處理是將固溶淬火后的工件在室溫或較高溫度下保持適當時間，以提高其力 學性能的方法。目前常采用的時效處理工藝有:單級時效(T6)具有的強度，但晶界為鏈 狀連續的析出物，具有較高的應力腐蝕敏感性和較低的斷裂韌性；雙級時效（T76、T74和 T73)破壞了晶界析出相的連續性，使晶粒內的質點發生粗化，減小了應力腐蝕和剝落腐蝕 敏感性，也提高了斷裂韌性，但卻犧牲了部分強度;三級時效(T77)可以由特殊三級時效、回 歸再時效(RRA處理)和變形熱處理三種方法實現，是在峰值時效后加一短時間的高溫處理 (回歸），使晶內強化相重溶，然后再進行峰值時效(再時效），使合金在保持T6狀態的強度的 同時獲得了接近T73狀態的抗應力腐蝕能力。以上時效處理方法雖然在一定程度上改善了 合金的組織和性能，但仍然存在很大的能耗問題。
[0005] 劉偉等在2091鋁鋰合金均勻化過程中施加電場，發現第二相粒子的體積分數減 少、尺寸變小，合金的塑性明顯改善。劉北興等發現在1420鋁鋰合金的預變形時效過程中施 加強靜電場可提高強度，細化彌散分布的V相。近，何立子在強磁場下進行7050高強合金 均勻化時，發現強磁場可以促進非平衡凝固的結晶相溶解，當晶界殘余相面積分數為5.2 % 時，施加直流電將達到這一殘余相面積分數的均勻化溫度降低了 30°C。
[0006] 現有的電場處理裝置存在溫度分布不均、樣品尺寸小、設備復雜龐大的缺點，只能 做小塊試樣用于科學研究，沒有工程價值。在電場的施加過程中，并沒有電流的產生(一般 能檢測到的只有<50μπι)，而電流直接或間接地以焦耳熱效應方式促進了粒子的可動性，因 此可知電流對粒子運動的效應要大于電場效應。但是，目前電流處理多用于Cu-Cr-Zr及鋼 鐵材料中，有關鋁合金電流時效方面的應用極少。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術的不足，本發明提供一種6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝 方法，是一種適用于快速加熱、節約能耗的鋁合金連續固溶和時效處理工藝方法。
[0008] 本發明的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟： [0009] 步驟1，均勻化處理：
[0010] 將6061鋁合金鑄錠放入電流熱處理爐內，對鑄錠通入電流，加熱至550~570°C，保 溫8~12h，停止通入電流，空冷至室溫，獲得錠坯，其中，電流強度為1~500A，電流類型為直 流電；
[0011] 步驟2,熱擠壓：
[0012] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至480~520°C，保溫2~4h，出爐進行擠壓成形，獲得方 坯，其中，擠壓速度為1.5~4.Omm/s，擠壓比為8~10,擠壓后的方坯，空冷至室溫；
[0013] 步驟3,固溶處理：
[0014] 將方坯放入電流熱處理爐內，對方坯通入電流，加熱至555~575 °C，保溫0.5~2h， 停止通入電流，出爐在室溫下水冷，其中，電流強度為1~500A，電流類型為直流電；
[0015] 步驟4,時效處理：
[0016] 將方坯放入電流熱處理爐內，對方坯通入電流，加熱至160~180°C，保溫7~24h， 停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流強度為1~500A，電流類型為直流電。
[0017]其中，
[0018]所述的電流熱處理爐為空氣循環熱處理爐；
[0019] 所述步驟1、步驟2、步驟3和步驟4中的加熱速度為1~5°C/min，由所述工件的大 厚度尺寸確定；
[0020] 所述步驟1、步驟3和步驟4中，通入電流的方法為:在6061鋁合金或方坯的兩端，通 過銅夾具通入電流；
[0021] 所述的步驟1中，溫度為560°C，保溫時間為8h;
[0022] 所述的步驟3中，電流強度為500A，溫度為550°C，保溫時間為lh;
[0023] 所述的步驟4中，電流強度為500A，溫度為170°C，保溫時間為12h。
[0024] 由于固溶處理階段和時效階段分別或同時施加電流均會對合金的終性能產生 顯著影響，所以保溫時間選擇各狀態下的峰值強度對應的時間。
[0025]本發明的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，有益效果為：
[0026]合理地控制電流強度、均勻化、固溶處理和時效處理的加熱溫度和保溫時間，在顯 著降低熱處理能耗的前提下，獲得顯著的固溶強化效果，終獲得優良力學性能的工件，應 用于工業生產。
【具體實施方式】
[0027]以下實施例中，6061合金的化學成分見表1:
[0028] 表1 6061合金化學成分(wt. % )
[0029]
[0030] 實施例1
[0031] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0032] 步驟1，均勻化處理：
[0033] 將尺寸為Φ 160 X 580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至550°C，保溫8h，停止通入電流，爐空冷至室溫， 獲得徒還；
[0034]步驟2,熱擠壓：
[0035] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0036] 步驟3,固溶處理：
[0037] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至550°C，加熱速度為5°C/min，保溫0.5h，停止通入電流，出爐在室溫下 水冷，其中，電流為1A直流電；
[0038] 步驟4,時效處理：
[0039]將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 160°C，加熱速度為5°C/min，保溫24h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為1A直流 電。
[0040] 實施例2
[0041] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0042] 步驟1，均勻化處理：
[0043] 將尺寸為?160X580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至550°C，保溫10h，停止通入電流，爐空冷至室 溫，獲得錠坯；
[0044] 步驟2,熱擠壓：
[0045] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0046] 步驟3,固溶處理：
[0047] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至550°C，加熱速度為5°C/min，保溫lh，停止通入電流，出爐在室溫下水 冷，其中，電流為500A直流電；
[0048] 步驟4,時效處理：
[0049]將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 170°C，加熱速度為5°C/min，保溫24h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為1A直流 電。
[0050] 實施例3
[0051] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0052] 步驟1，均勻化處理：
[0053] 將尺寸為?160X580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至560°C，保溫12h，停止通入電流，爐空冷至室 溫，獲得錠坯；
[0054]步驟2,熱擠壓：
[0055] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0056] 步驟3,固溶處理：
[0057] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至560°C，加熱速度為5°C/min，保溫1.5h，停止通入電流，出爐在室溫下 水冷，其中，電流為1A直流電；
[0058] 步驟4,時效處理：
[0059] 將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 180°C，加熱速度為5°C/min，保溫24h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中
電流為500A直流 電。
[0060] 實施例4
[0061] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0062] 步驟1，均勻化處理：
[0063] 將尺寸為?160X580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至570°C，保溫8h，停止通入電流，爐空冷至室溫， 獲得徒還；
[0064]步驟2,熱擠壓：
[0065] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0066] 步驟3,固溶處理：
[0067] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至575°C，加熱速度為5°C/min，保溫2h，停止通入電流，出爐在室溫下水 冷，其中，電流為500A直流電；
[0068] 步驟4,時效處理：
[0069]將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 170°C，加熱速度為5°C/min，保溫12h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為500A直流 電。
[0070] 實施例5
[0071] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0072] 步驟1，均勻化處理：
[0073] 將尺寸為?160X580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至560°C，保溫8h，停止通入電流，爐空冷至室溫， 獲得徒還；
[0074]步驟2,熱擠壓：
[0075] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0076] 步驟3,固溶處理：
[0077] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至550°C，加熱速度為5°C/min，保溫lh，停止通入電流，出爐在室溫下水 冷，其中，電流為1A直流電；
[0078] 步驟4,時效處理：
[0079]將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 170°C，加熱速度為5°C/min，保溫7h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為直流電。 [0080] 實施例6
[0081] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0082] 步驟1，均勻化處理：
[0083] 將尺寸為?160X580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至560°C，保溫8h，停止通入電流，爐空冷至室溫， 獲得徒還；
[0084] 步驟2,熱擠壓：
[0085] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0086] 步驟3,固溶處理：
[0087] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至550°C，加熱速度為5°C/min，保溫lh，停止通入電流，出爐在室溫下水 冷，其中，電流為1A直流電；
[0088] 步驟4,時效處理：
[0089]將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 170°C，加熱速度為5°C/min，保溫18h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為500A直流 電。
[0090] 實施例7
[0091] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0092] 步驟1，均勻化處理：
[0093] 將尺寸為?160X580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至560°C，保溫8h，停止通入電流，爐空冷至室溫， 獲得徒還；
[0094] 步驟2,熱擠壓：
[0095] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0096] 步驟3,固溶處理：
[0097] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至550°C，加熱速度為5°C/min，保溫lh，停止通入電流，出爐在室溫下水 冷，其中，電流為1A直流電；
[0098] 步驟4,時效處理：
[0099]將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 170°C，加熱速度為5°C/min，保溫18h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為1A直流 電。
[0100] 實施例8
[0101] 6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，具體包括如下步驟：
[0102] 步驟1，均勻化處理：
[0103] 將尺寸為Φ 160 X 580mm的6061鋁合金鑄態圓棒放入空氣循環熱處理爐內，對鑄錠 的兩端，通過銅夾具通入500A直流電，加熱至560°C，保溫8h，停止通入電流，爐空冷至室溫， 獲得徒還；
[0104]步驟2,熱擠壓：
[0105] 將錠坯放入加熱爐內，預熱至500°C，保溫2h，出爐進行擠壓成形，獲得尺寸為10X 200 X 12000mm的方坯，其中，擠壓速度為3. Omm/s，擠壓比為10，擠壓后的方坯進行空冷，切 割；
[0106] 步驟3,固溶處理：
[0107] 將尺寸為10X20X580mm的方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅 夾具通入電流，加熱至550°C，加熱速度為5°C/min，保溫lh，停止通入電流，出爐在室溫下水 冷，其中，電流為1A直流電；
[0108] 步驟4,時效處理：
[0109] 將方坯放入空氣循環熱處理爐內，對方坯的兩端，通過銅夾具通入電流，加熱至 170°C，加熱速度為5°C/min，保溫12h，停止通入電流，然后出爐空冷，其中，電流為1A直流 電。
[0110] 對時效處理后的的實施例工件進行力學性能測試，結果如表2所示。
[0111] 表2實施例1-8的力學性能結果
[0112]
[0113]
【主權項】
1. 一種6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于，具體包括如下步 驟： 步驟1，均勻化處理： 將6061鋁合金鑄錠放入電流熱處理爐內，對鑄錠通入電流，加熱至550~570°C，保溫8 ~12h，停止通入電流，空冷至室溫，獲得錠坯，其中，電流強度為1~500A，電流類型為直流 電； 步驟2,熱擠壓： 將錠坯放入加熱爐內，預熱至480~520°C，保溫2~4h，出爐進行擠壓成形，獲得方坯， 其中，擠壓速度為1.5~4.Omm/s，擠壓比為8~10,擠壓后的方坯，空冷至室溫； 步驟3,固溶處理： 將方坯放入電流熱處理爐內，對方坯通入電流，加熱至555~575°C，保溫0.5~2h，停止 通入電流，出爐在室溫下水冷，其中，電流強度為1~500A，電流類型為直流電； 步驟4,時效處理： 將方坯放入電流熱處理爐內，對方坯通入電流，加熱至160~180°C，保溫7~24h，停止 通入電流，然后出爐空冷，其中，電流強度為1~500A，電流類型為直流電。2. 根據權利要求1所述的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于， 所述的電流熱處理爐為空氣循環熱處理爐。3. 根據權利要求1所述的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于， 所述步驟1、步驟2、步驟3和步驟4中的加熱速度為1~5 °C /min。4. 根據權利要求1所述的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于， 所述步驟1、步驟3和步驟4中，通入電流的方法為:在6061鋁合金或方坯的兩端，通過銅夾具 通入電流。5. 根據權利要求1所述的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于， 所述的步驟1中，電流強度為500A，溫度為560°C，保溫時間為8h。6. 根據權利要求1所述的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于， 所述的步驟3中，電流強度為500A，溫度為550°C，保溫時間為lh。7. 根據權利要求1所述的6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，其特征在于， 所述的步驟4中，電流強度為500A，溫度為170°C，保溫時間為12h。
【專利摘要】一種6061鋁合金的電流固溶時效熱處理的工藝方法，屬于金屬材料熱處理技術領域。具體包括：(1)均勻化處理：將6061鋁合金鑄錠通入電流的同時，進行均勻化處理，空冷至室溫；(2)熱擠壓：(3)固溶處理：將方坯通入電流的同時，進行固溶處理，室溫下水冷；(4)時效處理：將方坯通入電流的同時，進行時效處理。本發明工藝方法，合理地控制電流強度、均勻化、固溶處理和時效處理的加熱溫度和保溫時間，在顯著降低熱處理能耗的前提下，終獲得優良力學性能的工件；是一種適用于快速加熱、節約能耗的鋁合金連續固溶和時效處理工藝方法，應用于工業生產。
