[发明专利]一种制备超细晶高强铝合金的工艺方法

说明书

本发明涉及一种制备超细晶高强铝合金的工艺方法，包括如下步骤：(1)采用正压立式离心真空感应熔铸炉，熔炼铸造的Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金铸锭；(2)对铸造后的Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金铸锭进行固溶和时效处理；(3)采用连续挤压工艺，对固溶时效处理后的铸锭进行挤压及过水处理，形成挤压Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金挤压板；(4)对Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金挤压板表面进行打磨处理；(5)在经过打磨处理后的Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金挤压板进行多道次搅拌摩擦加工处理，同时进行极冷处理。经过上述处理后的铝合金的强度和塑性都得到了显著的提高，抗拉强度从461.3Mpa提高到556.8Mpa，延伸率从12.2％提高到20.1％。

技术领域

本发明涉及高性能铝合金材料塑性变形技术领域，具体涉及一种制备超细晶高强铝合金的工艺方法。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu铝合金是以Zn为主要强化元素的铝合金，属于可热处理强化铝合金，在适当的热处理条件下，其强度可以达到400-800MPa，故又可以称为高强或超高强铝合金。Al-Zn-Mg-Cu铝合金具有比强度高、加工性能好、断裂韧度高等优点。随着航空航天和现代工业的迅猛发展对Al-Zn-Mg-Cu铝合金的强度、韧性、抗腐蚀性能、可焊接性能提出了更高的要求，世界各国研究者在开发Al-Zn-Mg-Cu铝合金时，遇到了如果要提高铝合金的强度必然会降低合金焊接性能的瓶颈。各种铝合金结构件主要是通过焊接形成的，因此焊接性是Al-Zn-Mg-Cu系铝合金重要的工艺性能指标。在合金的设计时，必须综合考虑合金的各项性能指标，兼顾合金的焊接性能。因此，需要一些新的方式来提高其潜在的适用性，提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的综合性能。

搅拌摩擦加工技术是实现合金超细晶的有效方式。搅拌摩擦加工技术是在搅拌摩擦焊的基础上发展而来的一种进行材料表面改性、二次加工及复合材料制备的新方法。该技术的基本思想就是利用搅拌头与材料的锻压、摩擦及搅拌机械作用，使搅拌区域发生大塑性变形，材料软化并得到混合、破碎、热暴露，从而实现材料微观组织的细化、均匀化、致密化，最终使材料的综合性能得到显著提高。据研究搅拌摩擦加工后，材料内部的高角度晶界的比例可以达到90％以上，高于其它SPD技术制备的细晶材料。搅拌摩擦加工过程中不用预热或者加热，加工方式节能环保，加工参数易于调节，容易实现自动化。因此搅拌摩擦加工技术作为新型强塑性变形技术，是一种非常有效的超细晶铝合金制备技术。

发明内容

本发明提供一种制备超细晶高强铝合金的工艺方法，目的在于：提高高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金材料的综合性能，使之在航空、航天领域得到更加广泛的应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备超细晶高强铝合金的工艺方法，包括如下步骤：

(1)采用正压立式离心真空感应熔铸炉，熔炼铸造的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金铸锭；

(2)对铸造后的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金铸锭进行固溶和时效处理；

(3)采用连续挤压工艺，对固溶时效处理后的铸锭进行正向连续挤压随即对挤压后的板材用常温清水冲洗处理，最终形成挤压Al-Zn-Mg-Cu铝合金挤压板；

(4)对Al-Zn-Mg-Cu铝合金挤压板表面进行打磨处理；

(5)在经过打磨处理后的Al-Zn-Mg-Cu铝合金挤压板进行多道次搅拌摩擦加工处理，同时进行极冷处理。

优选地，步骤(1)中熔炼温度为755-765℃。

优选地，步骤(1)中熔炼温度为760℃。

优选地，步骤(2)中固溶处理的温度为590-610℃，保温3.8-4.2h；时效处理的温度为115-125℃，保温7.5-8.5h。