[发明专利]一种具有超塑性的锰铝合金板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金板材加工技术领域，具体是一种具有超塑性的锰铝合金板材及其制备方法。

背景技术

能源、环保、安全是当今世界汽车工业面临的难题，汽车轻量化是降低能源消耗、提高汽车燃油经济性、减少环境污染的有效途径。铝合金作为传统的金属材料，因其密度小、比强度高、耐腐蚀、密度小，抗冲击性能好，易表面着色，良好的加工成形性，以及极高的再回收、再生性等一系列优良特性，成为汽车轻量化的理想料。

随着现代工业及铸造新技术的发展，对铝合金，如具有高强度、高塑性、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铝合金，需求量越来越大。经过几十年的发展，高强度铝合金已形成完整系列，性能趋于稳定，生产方法日益完善，成为材料领域中不可或缺的合金体系。但目前高强度铝合金的塑性较低，一般不能承受较大的变形量，从而使其应用受到较大的限制。许多需要高塑性的重要部件多采用变形铝合金制造。然而变形铝合金虽然具有理想的高塑性，但其加工过程对设备和工装模具要求高，工序多，因此生产周期长，成本很高。相比之下，铸造铝合金具有价格低廉、铸件组织各向同性、容易生产形状复杂的零件，既可以单件生产也可以大批量生产等许多优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有超塑性的锰铝合金板材及其制备方法，制得的锰铝合金板材具有高温超塑性能，横向延伸率可达214～228％，纵向延伸率可达236～250％。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有超塑性的锰铝合金板材，按照重量百分比计，由以下组分制成：锰3.2～3.8％、锌0.8～1.2％、钛0.22～0.3％、铋0.2～0.3％、铜0.08～0.12％、镱0.03～0.07％、镉0.04～0.08％、硅0.8～1.1％和余量的铝。

作为本发明进一步的方案：按照重量百分比计，由以下组分制成：锰3.4～3.6％、锌0.9～1.1％、钛0.25～0.28％、铋0.24～0.26％、铜0.09～0.11％、镱0.04～0.06％、镉0.05～0.07％、硅0.8～1.0％和余量的铝。

作为本发明进一步的方案：按照重量百分比计，由以下组分制成：锰3.5％、锌1.0％、钛0.26％、铋0.25％、铜0.1％、镱0.05％、镉0.06％、硅0.9％和余量的铝。

所述的具有超塑性的锰铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量百分比，准备各组分原料，各组分原料为纯锭材料或合金材料；

(2)将铝锭加入到熔炼炉中，在720～730℃的温度下熔炼，当铝锭完全熔化后，将熔炼炉升温至750～780℃，然后继续往熔炼炉中投入各合金材料，保温直至熔炼炉中的合金完全呈液态时，进行充分搅拌，然后按照铝合金熔体质量的0.65～0.68％加入覆盖剂SY-LF1，待铝合金熔体温度降至720～730℃时，再按照铝合金熔体质量的0.45～0.5％加入精炼剂六氯乙烷，对铝合金熔体进行精炼12～15min，静置35～40min后，撇去表面浮渣，得到铝合金熔液；

(3)在温度为720～730℃、水压为0.12～0.14MPa、速度为38～40mm/min的条件下对铝合金熔液进行铸造，得到铝合金铸锭；

(4)将铝合金铸锭放入处理炉中加热至450～460℃，保温时间为1～1.5h，出炉水冷，将上述经过处理的铝合金铸锭在2～3GPa的压力下加热到470～480℃，保温20～30min后，断电保压自然冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为2.0～2.2L/min，得到退火后的铝合金铸锭；

(5)对退火后的铝合金铸锭铣面，然后放入台式炉加热中加热至400～420℃，保温6～8h后进行轧制，得到热轧板；

(6)将热轧板在温度为170～178℃条件下进行中温卷轧，得到具有超塑性的锰铝合金板材。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制得的锰铝合金板材具有高温超塑性能，板材的横向延伸率可达214～228％，纵向延伸率可达236～250％，能一步成形出形状复杂的工件，而且成形没有回弹，尺寸稳定，加工偏差小于3.9‰，公差与精密机加工相近。此外，该制备方法符合绿色环保加工，能够满足成形变形量更大、形状更复杂的成形需求，并且可以完全替代进口同类产品。

本发明制得的锰铝合金板材可用于制造航空、航天、汽车、火车、建筑业、电子和医疗等领域中铝合金制造的复杂形状工件。

具体实施方式