[发明专利]一种Al-Cu-Mg-Ag系超细晶耐热铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种Al-Cu-Mg-Ag系超细晶耐热铝合金制备方法，属于冶金技术领域铝合金的制备工艺技术。

背景技术

铝铜镁系耐热铝合金是典型的时效硬化型铝合金，其主要合金元素有Al、Cu、Mg、Mn、Zr等，由于其较好的耐热性能和高比强度，而被用作航空航天结构材料。目前工业广泛应用的耐热铝合金是含Cu和Mg的2618铝和2219铝合金。2618铝合金典型的成份为：2.3wt％Cu～1.6wt％Mg～1.1wt％Fe～1.0wt％Ni～0.18wt％Si～0.05wt％Ti，余为Al，其室温抗拉强度σ_b为441MPa，在200℃时σ_b为321MPa。另一典型种耐热铝合金是2219铝合金，其典型成份为6.3wt％Cu～0.3wt％Mn～0.18wt％Zr～0.10wt％V～0.06wt ％Ti，余为Al，其室温抗拉强度σ_b为400MPa，在200℃时σ_b为234MPa。Polmear在Al-Cu-Mg合金中添加微量的Ag而形成的Al-Cu-Mg-Ag系合金，然后通过热挤压成棒材(美国专利No-4772342；Materials ScienceForum.，1996，Vols.217-222，P1759)，其典型成分为6.5wt％Cu～0.48wt％Mg～0.46wt％Ag～0.3wt％Mn～0.17wt％Zr～0.07wt ％Ti，余为Al，其室温抗拉强度σ_b为520MPa，在180℃时σ_b为375MPa。Cantrell等采用热轧的方法(Materials Science Forum.，1996，Vols.217-222，P1777)，把合金(化学成份为：5wt％Cu～0.5wt％Mg～0.45wt％Mn～0.45wt％Ag～0.14wt％V～0.12wt％Zr，余为Al)轧制成2.25mm的板材，其室温抗拉强度σ_b为480MPa。

本发明者提出通过掺杂稀土元素进行微合金化处理，使铸态Al-Cu-Mg-Ag合金的晶粒细化，然后再进行热挤压及固溶时效处理，可改善合金的时效析出过程，进一步提高其耐热性能【中国专利：CN200710034858.X、CN200710192544.2、CN2007100360721.1】，但由于热挤压变形后合金的晶粒仍然粗大，晶粒的平均直径在30um以上，合金性能提高有限。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有Al-Cu-Mg-Ag系耐热铝合金的制备技术存在的不足，提出一种工艺简单、操作方便、可有效细化Al-Cu-Mg-Ag系合金的晶粒，提高析出强化相的密度、提高Al-Cu-Mg-Ag系合金的总体强度和高温耐热性能的Al-Cu-Mg-Ag系超细晶耐热铝合金制备方法。

本发明一种Al-Cu-Mg-Ag系超细晶耐热铝合金制备方法，包括以下步骤：

第一步：铸态Al-Cu-Mg-Ag系合金经过均匀化退火处理，进行热挤压；热挤压的挤压比为8～15，挤压温度为350～430℃；热挤压的目的在于使铸态合金的晶粒细化；

第二步：

a、热挤压态Al-Cu-Mg-Ag系合金进行多道次等径角热挤压变形，挤压温度为350～430℃，挤压道次为4～8次；每次等径角挤压后，将Al-Cu-Mg-Ag系合金加热到挤压温度并保温10～60min；然后进行下次等径角挤压；每次等径角挤压后，将Al-Cu-Mg-Ag系合金旋转90°进行下次等径角挤压；等径角热挤压后，在520～535℃固溶处理6～24h后水淬，然后于150～210℃进行5～40h时效处理；或

b、热挤压态合金在520～535℃固溶处理6～24h后水淬，然后，室温下进行多道次等径角挤压变形，挤压道次为3～5次，每次等径角挤压后，将Al-Cu-Mg-Ag系合金旋转90°进行下次等径角挤压；等径角挤压后，将，Al-Cu-Mg-Ag系合金在150～210℃进行5～40h时效处理即制得晶粒粒度达到0.6um～2um的Al-Cu-Mg-Ag系超细晶耐热铝合金。

本发明中，所述等径角挤压采用直角形等通道挤压模具。

与现有技术相比，本发明的优点在于：