[发明专利]一种提高铝合金热稳定性及超塑性的制备方法有效

专利信息
申请号: 201910155757.0 申请日: 2019-03-01
公开(公告)号: CN109735746B 公开(公告)日: 2021-01-05
发明(设计)人: 查敏;张洪敏;王慧远;王珵;马品奎;李志刚;宋家旺;李永康;田滕 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: C22C21/00 分类号: C22C21/00;C22C21/06;C22C21/10;C22F1/04;C22F1/047;C22F1/053
代理公司: 北京卓岚智财知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11624 代理人: 任漱晨
地址: 130000 吉林省长春*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 提高 铝合金 热稳定性 塑性 制备 方法
【说明书】:

本发明提出了一种提高铝合金热稳定性及超塑性的制备方法,具体步骤如下:S1.将铝合金铸锭置于加热炉,在400℃–600℃温度下保温1‑5小时,进行均质化处理后,将待轧制均质试样放置在两块合金钢板之间,并一起置于液氮环境下保温5‑30分钟;S2.采用经液氮冷却的氩气对轧辊进行降温,对轧辊温度控制在‑50℃–0℃之间,随后将经过深冷处理的试样和钢板一起进行1‑3道次大压下量深冷控轧,每道次变形压下量为20‑90%,获得铝合金板材。本发明解决了单相铝合金高温热稳定性差、难以实现超塑性的难题,显著提高了单相铝合金的热稳定性,同样适用于多元铝合金、镁合金、铜合金等。

技术领域

本发明涉及金属材料领域,特别是涉及一种提高铝合金热稳定性及超塑性的制备方法。

背景技术

铝合金作为工业应用中最广泛的一类有色金属结构材料,具有密度低、比强度高等优点。近年来,采用大变形加工方法制备细晶超塑性铝合金的研究逐渐增多。但是,由于所获得的超细晶/纳米晶铝合金通常具有高密度非平衡晶界,中高温退火或热变形时很容易转变成平衡状态的粗晶。因此,目前,对超塑性铝合金的研究主要集中于含有弥散细小第二相的合金或硬质细颗粒均匀分布于基体的复合材料。本发明给出一种提高二元单相及多元铝合金热稳定性及超塑性的制备方法,制备的合金由多尺度混晶组织组成,并在晶界处存在溶质原子偏聚和团簇,合金热稳定性明显提高。高温变形时,一方面,发生在粗晶内的动态再结晶通过消耗储存能从而降低细晶粒长大的驱动力;另一方面,偏聚和团簇在晶界处的溶质原子既能有效降低晶界能量从而提高晶界稳定性,又能钉扎晶界从而抑制晶粒长大,巧妙的解决了单相铝合金高温热稳定性差的难题,促进了铝合金在一定温度下的超塑性变形。该制备方法工艺简单、可靠,适用于加工大尺度工业样品,效率高,易于推广,非常适用于制备具有超塑性的铝合金,同时适用于镁合金、铜合金等。

近年来,关于提高铝合金热稳定性的研究主要集中在通过添加金属元素如钪、锆等形成弥散细小第二相颗粒,从而有效钉扎位错、抑制高温加热/变形时晶粒长大。例如,专利201310078494.0公布了“一种高热稳定性的变形铝合金的制备方法”,该专利通过添加锆和铒元素,二者结合形成弥散细小的具有良好的抗粗化性能的Al3(Er、Zr)复合相,从而提高铝合金热稳定性。但是,通过添加贵重金属锆、铒等提高合金热稳定性则大大增加了合金成本。

目前,关于超塑性铝合金板材的制备主要集中在常规热轧上。例如,专利201610283633.7公布了“一种超塑性铝合金板材及其制备方法”,该专利将高温热轧与中温热轧相结合,制备出铝合金的板材的横向延伸率为235~245%,纵向延伸率为252~264%。但是,该制备方法效率低,仅轧制前加热保温时间就长达6-8小时。

发明内容

本发明的目的是为了解决单相铝合金高温热稳定性差、难以实现超塑性的难题,从而提供一种提高单相铝合金热稳定性及超塑性的制备方法,该发明显著提高了单相铝合金的热稳定性,同样适用于多元铝合金、镁合金、铜合金等。

本发明的技术方案是这样实现的:

技术方案1:一种提高铝合金热稳定性及超塑性的制备方法,包括高温均质处理结合液氮深冷处理及深冷轧制两个步骤,具体步骤如下:

S1.高温均质处理结合液氮深冷处理:将铝合金铸锭置于加热炉,在400℃–600℃温度下保温1-5小时,进行均质化处理;随后,将待轧制均质试样放置在两块合金钢板之间,并一起置于液氮环境下保温5-30分钟;

S2.深冷轧制:采用经液氮冷却的氩气对轧辊进行降温,对轧辊温度控制在-50℃–0℃之间,随后将经过深冷处理的试样和钢板一起进行1-3道次大压下量深冷控轧,每道次变形压下量为20-90%,获得铝合金板材。

技术方案2:在技术方案1的基础上,进一步做如下改进,步骤S1中所述高温均质化处理温度为450℃-550℃,时间为2-4小时;所述的试样及钢板在液氮环境下保温时间为10-20分钟。

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