[发明专利]一种硬质纳米颗粒增强铝合金板的制备方法

说明书

本发明公开了一种硬质纳米颗粒增强铝合金板的制备方法，通过在高强Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金挤压板上开设均匀的交斜盲孔，将硬质纳米颗粒混于易挥发的溶液中，随后注入盲孔中，待液体挥发后，在开设盲孔的部位对铝合金板进行搅拌摩擦加工处理。为使硬质纳米颗粒在Al‑Zn‑Mg‑Cu合金挤压板上均匀分散，对其铝板进行多道次来回搅拌摩擦加工处理，在搅拌过程中进行极冷处理。通过本发明方法处理后的Al‑Zn‑Mg‑Cu合金的强韧性得到显著的提高，抗拉强度从453.2Mp提高到546.7Mp，延伸率从12.6％提高到20.0％。

技术领域

本发明涉及提高高强铝合金板材强韧性的制备技术领域，特别涉及一种硬质纳米颗粒增强铝合金板的制备方法。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu铝合金属于时效强化型合金，具有密度小、比强度高、韧性良好、易于成型和加工以及成本较低等一系列优点，广泛用于航天、航空、交通运输领域及其他要求轻量化、高强度和良好的耐蚀性等高应力结构部件。但是随着航空、航天的快速发展，对Al-Zn-Mg-Cu铝合金的综合性能有了更高的要求。传统的Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的强度很高，属于超硬铝。其屈服强度接近于抗拉强度，屈强比高，抗拉强度也很高，但塑性较低。为了改善合金的力学性能，可以通过增加合金中Zn、Mg的含量，增加合金强化相的固溶量和沉淀相的体积分数，但此种方式会使合金的塑性和耐应力腐蚀性能急剧下降。同时通过热处理工艺也能改善合金的力学性能，但这些方式都不能同时提高合金的强度和塑性。目前，细晶强化机理是改善合金强韧性的良好途径。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种硬质纳米颗粒增强铝合金板的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硬质纳米颗粒增强铝合金板的制备方法，包括如下步骤：

(1)用钻头在高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金挤压板上开设均匀的盲孔；

(2)将硬质纳米颗粒与酒精溶液均匀混合得8-12g/L的混合物；

(3)用注射器将混合物注入预设盲孔中，随后放入干燥箱使液体挥发；

(4)在预设的盲孔上进行搅拌摩擦加工处理，多道次搅拌处理，加工方向为来回反复进行，搅拌头行进速度为47.5～190mm/min，同时进行极冷处理。

优选地，步骤(1)中盲孔为交斜方式开设，直径为5～7mm，深度为5～7mm，相邻盲孔心部距离为17～19mm。

优选地，步骤(1)中盲孔为交斜方式开设，直径为6mm，深度为6mm，相邻盲孔心部距离为18mm。

优选地，步骤(2)中硬质纳米颗粒为SiC粉末，平均颗粒粒度为40～200nm，纯度为99.9％。

优选地，步骤(3)中干燥箱的温度为40～50℃，干燥时间为15～25min。

优选地，步骤(3)中干燥箱的温度为45℃，干燥时间为20min。

优选地，步骤(4)中搅拌摩擦加工的工艺参数范围分别为：转速900～2000r/min，行进速度为47.5～190mm/min，搅拌处理道次为1～6次，加工方向是头尾来回搅拌摩擦加工，极冷处理方式为液氮冷却。

优选地，极冷处理具体过程如下：在搅拌头上方加一个液氮喷雾嘴，冷却温度为-180～-200℃。