[发明专利]一种高合金化铝合金薄板高成材率的加工方法

说明书

本发明公开了一种高合金化铝合金薄板高成材率的加工方法，包括冷热轧加工合金薄板和热处理步骤，本发明工艺简单合理，通过提高固溶温度，缩短固溶时间，对高合金化的Al‑Cu‑Mg‑Ag合金薄板进行高温短时多次固溶淬火热处理，使合金的室温和高温力学性能达到甚至超过了常规长时间固溶热处理态合金。从而实现高合金化铝合金薄板卷材的短时多次连续固溶淬火热处理，避免卷材切段固溶淬火和拉伸矫直处理的传统工艺所造成大量边角废料的情况，大幅度提高了合金成材率，也保证了整个卷材热处理后的性能均匀性。本发明热处理工艺适用于现有工业化生产，且短的固溶时间节约了生产成本，提高生产效率，具有良好的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及金属材料加工热处理技术领域，尤其涉及一种高合金化铝合金薄板高成材率的加工方法。

背景技术

Al-Cu-Mg合金作为一种重要的航空用铝合金具有较高的使用强度及优异的抗疲劳损伤性能，在低于100℃的使用条件下，其微观组织结构具有较好的热稳定性，但是其耐热温度有限，当使用温度高于100℃时其主要强化相θ′相和S相会快速的粗化长大，导致合金的机械强度发生迅速下降，影响了该铝合金材料的使用。Al-Cu-Mg-Ag合金是在Al-Cu-Mg合金基础上通过添加微量的Ag元素而发展出来的一种耐热铝合金，同时具有良好的焊接性能、优异的高温抗蠕变能力以及高温热稳定性能，被广泛应用于航空工业及民用工业等领域，尤其是在航空工业中有着十分重要的地位，如导弹壳体、尾翼、飞机蒙皮等。

Al-Cu-Mg-Ag合金作为可热处理强化合金，通常用固溶处理加时效处理来获得满足应用的综合性能。一些研究发现，高Cu/Mg比的Al-Cu-Mg-Ag合金在人工时效过程中能脱溶析出弥散分布的与基体共格的盘状沉淀相Ω相，该相有很好的热稳定性并能使合金的耐热温度提高到200℃左右，这极大地扩宽了合金的应用领域。时效处理是关键，但前期的固溶处理却是影响后续时效处理后合金性能的重要因素，合适的固溶处理能使合金中尽可能多的残余第二相粒子回溶进基体，从而在随后的时效中析出更多的强化相，以达到优良的综合性能。

专利CN104593703A公开了一种2024薄板的热处理工艺，热处理后的合金其力学性能和疲劳性能都得到了显著的提高。专利CN106834837A公开了经固溶和时效后的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系变形耐热铝合金拥有更优的耐热性能，同时具备了良好的加工工艺性能。在上述两个专利以及其他专利中发现：Al-Cu-Mg-(Ag)常规的固溶温度一般为490-520℃，时间为0.5-4h。申请人之前授权的两个发明专利(ZL200810030979.1和ZL201110093645.0)的固溶时间甚至达到了6小时，这是因为合金化程度高的铝合金需要较长时间的固溶才能将合金元素溶解进入基体。对于Al-Cu-Mg-(Ag)薄板，工业生产中一般使用气垫炉进行对其进行固溶处理，而板材在气垫炉行进的时间有限，一般为8-15min，这显然达不到常规固溶处理的时间条件，况且长时间的固溶处理周期长、能耗高，对生产效率以及节能减排都有一定的抑制作用。专利CN103526140A公开了一种能提高Al-Cu-Mg合金抗疲劳性能的高温短时固溶(505-535℃/1-25min)淬火热处理方法，但该工艺所针对的Al-Cu-Mg合金其合金化程度低，而对于高合金化的铝合金来说，基体中粗大的第二相粒子必然多于合金化程度低的合金，导致消除第二相粒子的固溶处理工艺其难度增大。针对高合金化的铝合金板材目前采用切段式分别在盐浴炉中或辊底式淬火炉中长时间固溶处理，再行淬火加矫直处理。这种方法会产生大量的边角废料，因为切段固溶及淬火后矫直处理，需要浪费大量的夹持板材头部和边角，降低成材率。而且还容易在切段、固溶淬火和矫直处理过程中划伤板材，造成大量废品。此外，高合金化的铝合金在板材轧制过程中，容易产生边裂、甚至断带，也会大幅度降低成材率。因此，针对高合金化铝合金薄板开发合适的冷热轧制工艺和固溶处理工艺，实现高成材率的高合金化铝合金薄板的实际工业化生产，这具有重要商业价值。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高合金化铝合金薄板高成材率的加工方法，解决了上述背景技术中提到的问题。