[发明专利]一种制备航空航天用低各向异性铝锂合金薄板的多向深冷轧制方法

说明书

一种制备航空航天用低各向异性铝锂合金薄板的多向深冷轧制方法，对铝锂合金进行固溶处理，固溶结束后马上进行水淬，之后进行挤压处理，挤压至厚度为10.0～40.0mm的板材，将所得板材剪切加工成适合的尺寸，然后深冷处理，取出板材，选择与挤压方向成90°的方向进行深冷异步轧制，将深冷异步轧制制备的薄板再次深冷处理，取出薄板，与前一道次轧制方向旋转90°进行深冷异步轧制，重复直到铝锂合金薄板被轧制到5～8mm，之后再次深冷处理，取出薄板，与前一道次轧制方向旋转90°进行深冷轧制，此时上下轧辊辊速相同；重复直到铝锂合金薄板被轧制到0.5～6mm。本发明利用多向深冷轧制实现材料机械性能大幅提高且各向异性大幅降低的铝锂合金薄板，该薄板的厚度可低于0.5mm。

技术领域

本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种制备航空航天用低各向异性铝锂合金薄板的多向深冷轧制方法。

背景技术

铝锂合金广泛应用与航天航空中。近年来，随着能源危机和特殊的应用背景再次促进了轻质铝合金的发展，渴望大幅度减轻飞机的重量，并保持良好的综合性能。锂元素添加既能降低铝合金密度，又能提高弹性模量，还能让合金表现出极强的时效强化效应。比起2系和7系的铝合金，铝锂合金密度可降低10％，而比刚度则可提升25％，得到企业和学术界的广泛关注。

在铝锂合金制备过程中，一般采用铸造-锻压-连轧的方法制备，这样制备的铝锂合金存在一定的各向异性问题。与此同时，随着铝锂合金带材厚度的减低，其各向异性问题日益凸显，这限制了该材料在高端航天、航空器件上的应用。解决6mm以下铝锂合金薄板各向异性问题是至今为止仍旧困难大家的难题。

随着人们对器件减重要求的增加，除了铝锂合金本身是轻质结构材料之外，对其厚度减薄能够进一步大幅降低材料的使用量，达到减重的目的。随着材料减薄，为了保持材料原有的结构强度，就要求材料的强度与韧性能够同步提高，然而现有技术中尚未能很好地解决这一问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备航空航天用低各向异性铝锂合金薄板的多向深冷轧制方法，有效利用铝锂合金的物理加工属性，首次利用多向深冷轧制实现材料机械性能大幅提高且各向异性大幅降低的铝锂合金薄板，该薄板的厚度可低于0.5mm。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种制备航空航天用低各向异性铝锂合金薄板的多向深冷轧制方法，包括：

第一步：对铝锂合金进行固溶处理，固溶结束后马上进行水淬；

第二步：对固溶水淬的铝锂合金进行挤压处理，挤压至厚度为10～40mm的薄板；

第三步：将所得薄板剪切加工成适合的尺寸，深冷处理至-120℃～-100℃；

第四步：将深冷处理的铝锂合金薄板取出，选择与挤压方向成90°的方向进行深冷异步轧制；

第五步：将深冷异步轧制制备的铝锂合金薄板深冷处理至-120℃～-100℃

第六步：取出深冷轧制制备的铝锂合金薄板，与前一道次轧制方向旋转90°进行深冷异步轧制；

第七步：重复第五步和第六步，直到铝锂合金薄板被轧制到5～8mm；

第八步：将第七步制备的铝锂合金薄板深冷处理至-120℃～-100℃。

第九步：取出铝锂合金薄板，与前一道次轧制方向旋转90°进行深冷轧制，此时上下轧辊辊速相同；

第十步：重复第八步和第九步，直到铝锂合金薄板被轧制到0.5～6mm。

所述第一步中，采用第三代或者第四代铝锂合金铸锭为原料，第二步中铝锂合金薄板的宽度根据铸件重量进行调整，保障宽度大于100mm。

所述第一步中，固溶温度在450～500℃。