[发明专利]一种调控铝合金锻件晶粒组织均匀性的方法

说明书

本发明提供一种调控铝合金锻件晶粒组织均匀性的方法，其包括以下步骤：步骤S1：将表层晶粒组织粗大的铝合金锻件进行低温小变形实验；步骤S2：将步骤S1变形实验后获得的锻件进行固溶热处理，固溶温度为380℃～480℃，固溶时间为2h～4h；步骤S3：将步骤S2固溶热处理后的锻件进行时效处理，时效温度为120℃～180℃，时效时间为6h～12h。本发明的方法以较低温度和较小变形量达到调控铝合金锻件晶粒组织均匀性的目的，为提升铝合金锻件品质提供了新技术。

技术领域

本发明属锻造技术领域，涉及一种调控铝合金锻件晶粒组织均匀性的方法。

背景技术

7XXX系铝合金具有高强韧、塑性加工性能好及可热处理强化等优点，在车辆工业和工兵装备，特别是在航空航天领域得到了广泛的应用。

大型合金锻件在常规热模锻工艺条件下，锻件表层变形温度低，变形量小，从而导致位错密度低，不能为再结晶行为提供能量，表层组织为粗大的原始晶粒组织。而锻件心部发生了再结晶，能量得到释放，晶粒组织细小均匀。这种表层粗大晶粒组织在常规热模锻制造的铝合金航空模锻件上广泛存在且难以避免，使得锻件整体晶粒组织不均匀。

而这类表层粗大晶粒组织会导致航空结构件服役性能的严重弱化，通常需要通过机械加工完全去除，从而造成航空材料利用率大幅降低。虽然在恒温条件下对工件以较低速率进行大流变成形的等温模锻工艺能够提高锻件的晶粒组织均匀性，但是，其调控过程具备高能耗和低效率的特点，不适合工业大批量生产。因此，急需发明一种新方法，既能有效的实现锻件晶粒组织均匀性调控，又能降低能耗，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控铝合金锻件晶粒组织均匀性的方法，采用低温小变形工艺提高锻件表层位错密度，并结合热处理工艺促进材料发生静态再结晶，实现了以较小变形量调控合金锻件晶粒组织均匀性的目的，解决了现有方法难以在较低温度和较小变形条件下得到表层心部组织均匀的铝合金锻件的难题。

具体地，本发明提供一种调控铝合金锻件晶粒组织均匀性的方法，其包括以下步骤：

步骤S1：将表层晶粒组织粗大的合金锻件进行低温小变形实验；其具体包括以下步骤：

S11、从锻件厚度方向截取直径为10mm，高度为15mm的圆柱锻件，作为实验试件；

S12、将步骤S11得到的实验试件安装在热压缩模拟试验机的压头上，压头与试验试件的温度范围为150℃～300℃，以一定变形速率以及变形量对实验试件进行热压缩变形实验；

S13、对步骤S12得到的热压缩实验试件进行金相观察，观察该实验试件的晶粒组织均匀性是否达到要求，获得实验试件的晶粒组织均匀性达到要求的变形速率和变形量；

S14、利用步骤S13得到的变形速率及变形量对合金锻件进行低温小变形实验；

步骤S2：将步骤S14变形实验后获得的锻件进行固溶热处理实验，固溶温度为380℃～480℃，固溶时间为2h～4h；

步骤S3：将步骤S2固溶热处理后的锻件进行时效处理，时效处理温度为120℃～160℃，时效时间为6h～12h。

优选地，所述步骤S13中热压缩变形的变形量为10％～30％，变形速率为0.1s^-1～10s^-1。

优选地，所述步骤S2中固溶温度为380℃～420℃，固溶时间为2h。

优选地，所述步骤S3中锻件进行时效处理的时效温度为120℃～160℃。

优选地，所述步骤S14中对合金锻件进行低温小变形实验能够使合金锻件产生高密度位错。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：