[发明专利]一种大直径细晶防锈铝合金薄壁管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大直径细晶Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材的制备方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

Al-Mg系防锈铝合金中镁含量一般不超过7%，随着含镁量的增加，合金的强度增大，抗拉强度可达400MPa，而塑性则下降。这一类防锈铝合金通常在退火状态、冷作硬化或半冷作硬化状态下使用。Al-Mg系铝合金具有良好的力学性能、抗腐蚀性和焊接成形性，在航天航空工业领域应用广泛。随着现代航空制造业的发展，对结构用Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材提出了严格的质量要求。大直径Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材主要用于飞机燃油和特设系统中的导管。为保证管材在后续弯曲、扩口、压扁等加工成形性能以及使用中的可靠性，对管材尺寸精度、表面缺陷、高低倍组织及性能方面提出了严格的质量要求。

对于大直径Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材，传统是采用拉伸方法生产，由于受力状态不利于变形，因此需要多道次小变形量的拉伸。道次拉伸只能使原金属晶粒拉长而不能破碎，并且每拉伸一个道次，管材毛料都要进行中间工序的退火，导致晶粒逐渐长大。研究表明，“橘皮”组织通常是由粗大的再结晶晶粒经较大冷拉变形而产生的。具有粗大晶粒的多晶体经外力作用时，由于在每个晶粒易变形的晶向上，承受的分力大小不一样，使每个晶粒的变形量和变形方向均不同。为了保持多晶体的完整性，晶粒间必然产生很大应力。这种应力使约束力较小的管材表面晶粒产生各种不同的附加变形，使一些晶粒凸起，另外一些则凹下，当晶粒尺寸足够大时，即表现为宏观可见的“橘皮”组织，从而导致裂纹等缺陷的产生，不能满足性能设计要求。挤压法效率比较高，但精度差、长度受限；旋压法精度比较高，而且组织性能好，但管材的长度受到比较多的限制，且变形不均匀性比较大，容易引起表面裂纹。

现如今，高性能、低成本、大直径细晶Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材的制备加工已经成为大规格管材加工制备的瓶颈，急需解决。因此，有必要开发大直径细晶Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材的加工制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料利用率高、成本低的大直径细晶Al-Mg系防锈铝合金薄壁管材制备加工技术。采用这种技术，可以使铝合金晶粒尺寸达到GB/T3246.2中的1～2级，抗拉强度大于等于150MPa，延伸率大于等于15%，用于制备外径Ф_外为60～120mm，壁厚为0.5～2mm的铝合金管材。本发明方法制备的铝合金管在航天，航空，原子能，武器等工业领域起着重要作用，有很好的应用前景。

本发明方法的主要步骤是，首先采用大挤压比挤压Al-Mg系防锈铝合金铸造坯料；然后将挤压坯料进行车削、打磨去掉缺陷组织后再进行四道次大加工率冷轧，冷轧总加工率为80～90%，轧制两道次后进行表面处理和中间退火消除加工硬化组织，之后再进行后续2道次冷轧；最后将轧制完成的管材进行表面处理及成品退火。工艺流程为：铸锭挤压→表面处理→2道次冷轧→表面处理→中间退火→2道次冷轧→表面处理→成品退火。

本发明大直径细晶防锈铝合金薄壁管材的制备方法，具体实施步骤包括：

（1）铸锭挤压：将Al-Mg系防锈铝合金铸锭进行大加工率正挤压，得到挤压管坯；

（2）首次表面处理：将步骤（1）中的挤压管坯内、外表面和端面进行车削，然后用砂纸将内、外表面抛光；

（3）退火前轧制：将首次表面处理后的管坯进行2道次大加工率冷轧，得到轧制管坯；

（4）第二次表面处理：将步骤（3）中得到的轧制管坯进行酸洗，去除表面油污、杂质等；

（5）中间退火：将步骤（4）第二次表面处理后的管坯立式放置在热处理炉内进行中间退火，消除加工硬化；

（6）退火后轧制：将步骤（5）中间退火后的管坯再进行2道次大加工率冷轧，得到成品管材；

（7）第三次表面处理：对最终轧制后的成品管材进行酸洗，去除表面油污、杂质等；

（8）成品退火：将步骤（7）中得到的成品管材立式放置在热处理炉内进行成品退火，以保证成品管材的尺寸精度和组织性能。

本发明中，所述大直径细晶防锈铝合金薄壁管材的直径范围为外径Ф_外为60～120mm，壁厚为0.5～2mm，晶粒度为1-2级。