[发明专利]一种铝合金棒材及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金生产领域，尤其涉及一种铝合金棒材的生产方法。

背景技术

铝合金棒材是一种广泛应用于航空领域的铝合金切削材料，这种铝合金棒材的生产一般包括熔炼，铸造，均匀化退火，挤压，冷拉，淬火，矫直，自然时效处理这几个工序。在铝合金棒材的生产过程中会产生粗大晶粒组织即粗晶环，根据粗晶环出现的时间，将其分为两类：第一类是在挤压过程中已形成的粗晶环，这类粗晶环的形成是由于挤压模具工作带的长度以及入口的形状与摩擦力的作用造成金属流动不均匀。在反向挤压过程中，加热炉加热后会使得铸棒外层温度高，中心温度低，外层金属所承受的变形程度比内层大，晶粒受到剧烈的剪切变形，晶格畸变严重，再加上高温，从而使外层金属再结晶温度降低，发生再结晶长大，形成粗晶环，而内层金属保持纤维晶组织；第二类粗晶环是在铝合金棒材的淬火过程形成的，例如6061、7075、7050铝合金在淬火后，常常会出现较为严重的粗晶环组织，这类粗晶环的形成一方面与挤压过程的挤压比(即不均匀变形)有关，还与合金里面的元素Fe、Ti、Zr元素以及铸造晶粒组织有关。

现有的工艺技术在挤压时：材料的化学成分设计不够合理；反向挤压温度过高，达到460℃；反向挤压挤压比设计过大；反向挤压模具工作带设计过长；挤压模具出口采用在线淬火后进行冷拔工艺；加热时采用到温加热，保温时间过久；上述6个方面决定了铝棒挤压出来会产生粗晶，以及对后续加工是否会产生粗晶有直接影响。常规的工艺生产出来的棒材多数是纤维晶组织，各向异性明显，切削性能较差。

发明内容

本发明的一个目的是提出了铝合金棒材，另一个目的是提出了铝合金棒材的生产方法，能够使得生产出来的铝合金棒材具有较好的室温力学性能和切削性能，并且棒材无粗晶环，从而使各项性能达到标准要求，实现该合金棒材的工业化批量生产。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种铝合金棒材包含以下质量分数的各组分：3.8％-4.0％的Cu，0.6％-0.7％的Mg，0.55％-0.6％的Mn，0.5％-0.55％的Si，0.25％-0.3％的Fe，0.012％-0.02％的Ti，0-0.1％的Cr，0-0.1％的Zn，余量为Al。

一种铝合金棒材的生产方法,包括以下步骤：将挤压形成的棒材半成品，放置一天，进行两次限量的冷拉拔变形处理后再进行煤油清洗，然后进行随炉加热淬火处理得到铝合金棒材。

进一步，所述棒材半成品由以下方法制得：熔炼原材料得到铝合金溶液；对铝合金溶液成分进行调整，将其铸造成铸锭；将所述铸锭进行均匀化退火；再进行挤压处理得到铝合金棒材半成品。

进一步，挤压时铸锭温度范围设置为420-440℃，挤压筒温度范围设置为400-420℃，挤压速度设置为0.2-0.5mm/s。

进一步，冷拔变形处理采用打头抽管的方式，加工率范围设置为10％-12％。

进一步，随炉加热淬火处理中的淬火炉为电加热炉，淬火温度范围设置为495-510℃，淬火保温时间为30-45min。

进一步，铝合金棒材半成品随炉加热淬火处理后，切头300mm，切尾100mm，选取符合标准要求的棒材，以利于进行自然时效处理。

本发明的有益效果为：本发明的铝合金棒材的生产方法中对铝合金的化学成分进行了优化设计，铝合金挤压工艺进行了改进，并在淬火处理前进行了两次不同限量的冷拉拔处理，在冷拉拔时铝合金棒材半成品的外层金属组织受到与挤压时相反的力，挤压造成的铝合金棒材半成品的外层金属组织的畸变程度就会减小，这样势必减小了铝合金棒材半成品的外层金属与内层金属组织之间的不均匀性，增加了储存能，减少了随后的热处理过程中晶粒长大的可能，增加的储存能使得铝合金棒材在后续的热处理过程容易形成再结晶组织，使得铝合金棒材室温性能较好，且具有极好的切削性能，并且无粗晶环组织，从而使其室温力学性能、粗晶环和切削性能均达标，最终实现了铝合金棒材的工业化批量生产。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。

制备铝合金棒材的原材料按照质量百分比包含3.8％-4.0％的Cu，0.6％-0.7％的Mg，0.55％-0.6％的Mn，0.5％-0.55％的Si，0.25％-0.3％的Fe，0.012％-0.02％的Ti，0-0.1％的Cr，0-0.1％的Zn，余量为Al。