[发明专利]一种5A90铝锂合金超细晶板材的制备方法

说明书

本发明属于有色金属材料热加工技术领域，具体涉及一种5A90铝锂合金超细晶板材的制备方法。本发明采用锻造、热轧、固溶热处理、预时效热处理、过时效热处理、等温轧制、静态再结晶退火等工序相结合的方法制备得到5A90铝锂合金超细晶板材，以期将其应用于各种航天器和各类军用、民用飞机的工业加工制造，本发明的方法将等温轧制与双级时效工艺相结合，有利于缩短工艺流程，降低能耗及生产成本。对5A90铝锂合金超细晶板的生产具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于有色金属材料热加工技术领域，具体涉及一种5A90铝锂合金超细晶板材的制备方法。

背景技术

5A90铝锂合金作为一种轻质、高强金属结构材料，具有低密度、高强度、耐腐蚀、易成型等优点。合金中每添加1%的锂，密度降低3%，弹性模量提高6%。采用铝锂合金代替常规高强铝合金可使其结构重量减轻5%~15%，刚度提高15%~20%，在航空、航天领域有十分广阔的应用前景。

采用5A90铝锂合金超细晶板结合高温蠕变成形技术（超塑性成型）制备铝锂合金薄壁整体构件可以进一步减轻重量、减少零件数量、降低成本、提高零部件整体刚度和可靠性，实现等材制造，给航空航天制造业带来了巨大的社会与经济效益。目前在国外超塑铝锂合金构件已经成功地应用于各种航天器和各类军用、民用飞机上，但国内关于5A90铝锂合金的超细晶研究较少，尤其是工业化生产5A90铝锂合金超细晶板几乎没有。因此开展5A90铝锂合金超细晶板的研究具有十分重要的意义。

目前制备超细晶的方法主要有强塑性变形法和形变热处理法，其中强塑性变形法无法制备出板材，同时工序复杂、条件苛刻、成本较高，无法应用于实际工业生产；目前形变热处理方法利用粒子激发再结晶形核机制来细化晶粒，材料进行高温过时效后析出大量的大尺寸第二相，在随后的轧制过程中，这些大尺寸第二相的周围形成强烈的变形区，为随后的再结晶退火提供大量的形核位置，达到细化晶粒的目的。文献《预变形和过时效对AA2195铝锂合金晶粒的细化》通过金相和扫描电镜等分析手段，研究预变形和过时效对机械热处理细化AA2195 铝锂合金晶粒的影响。结果表明：过时效前的预轧制变形所形成的应变区为第二相提供了均匀的形核位置，提高了第二相粒子的体积分数；与400℃单级过时效相比，预变形后采用300 ℃+ 400 ℃双级过时效可使第二相粒子间距由2.09 µm增大到3.43µm，在轧制过程中有利于形成独立的高能应变区，为再结晶提供更多的形核位置，进一步细化、等轴化AA2195铝锂合金晶粒

但是，目前采用形变热处理的方法可以制备出小尺寸规格的2XXX铝锂合金超细晶板。由于5A90铝锂合金含Li、Mg元素较高，导致该合金塑性差，变形难度大，采用普通的形变热处理方法无法实现工业化超塑性细晶板的制备。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于对现有的铝理合金板材的加工方法进行改进，提供一种5A90铝锂合金超细晶板材的制备方法，并制备得到一种晶粒细小、板形较好，同时宽幅1m、长度2m的大尺寸5A90铝锂合金超细晶板材。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种5A90铝锂合金超细晶板材的制备方法，包括如下步骤：

（1）锻造：将5A90铝锂合金铸锭在460-480℃条件下保温5-7h后在相同温度下进行锻造开坯，获得厚度为140mm的铝锂合金板状锻件；

（2）热轧：将步骤（1）得到的铝锂合金板状锻件铣平面后，在460-480℃条件下保温5-7h后在相同温度下进行热轧，热轧过程中采用回火处理，最终轧制至10mm；

（3）固溶热处理：将步骤（2）得到的10mm厚度板材进行固溶热处理，固溶温度为450~460℃，时间为60min~90min；

（4）预时效热处理：将步骤（3）得到的10mm厚度板材进行预时效热处理，时效处理温度为100~200℃，时效处理时间为10~20h；