[发明专利]同时提高2219铝基AlCoCrFeNi复合材料板材强度与塑性的方法

说明书

本发明为一种同时提高2219铝基AlCoCrFeNi复合材料板材强度与塑性的方法，一方面通过高能脉冲热轧大变形，将原材料通过较少轧制道次加工至指定厚度，以减少后续深冷轧制变形道次，减少液氮消耗并节约能源，缩短轧制周期。并且大变形量热轧利于愈合铸态材料内部的气孔、疏松等缺陷，改善AlCoCrFeNi高熵合金颗粒与铝基体界面的结合状态，提高复合材料的致密度。瞬时脉冲产生的电塑性效应以及热轧高温产生的固溶效应都促进溶质Cu原子的扩散，减少晶界脆性Al‑Cu相，增大基体的塑性变形能力。另一方面采用深冷轧制工艺，通过70‑90％的大变形量可大幅度增加基体内的位错密度，达到形变强化和细晶的效果，从而使复合材料板材强度和塑性得到进一步提高。

技术领域

本发明属于金属基复合材料轧制技术领域，特别涉及一种同时提高2219铝基AlCoCrFeNi复合材料板材强度与塑性的方法。

背景技术

铝基复合材料不仅具有铝合金低密度、良好的铸造和焊接性能以及稳定的低温性能，还具有增强相的高强、高弹性模量、耐磨耐腐蚀以及耐高温氧化等特点，因此在具有节能减重要求的汽车、高铁、飞机蒙皮等运输行业以及运载火箭、洲际导弹等军器制造行业具有广泛的应用前景。

目前通常采用室温轧制或高温热轧的方式制备铝基复合材料板材。但由于AlCoCrFeNi高熵合金增强相具有较高的强度和硬度，室温轧制时板材加工硬化明显，单道次变形量一般较小(5％)，达到目标变形量所需道次较多，轧制时间长，能源消耗大，生产效率较低。并且2219铝合金作为基体材料，主要溶质Cu元素的质量分数为5.8-6.8％，超过了在铝基体内的最大溶解度，因此基体晶界上通常存在较多尺寸粗大的脆性Al-Cu析出相。室温变形时Al-Cu结晶相处极易产生应力集中，成为裂纹优先形核和扩展源，导致轧制过程出现开裂或崩裂等情况。而高温热轧减少了晶界上的脆性Al-Cu相，增加了材料塑性变形能力，但变形过程动态回复和再结晶发生较快，材料内累积位错密度低，变形后晶粒粗大，晶界平直，导致板材强度较低。

另一方面，目前国内外还未有关于铝基AlCoCrFeNi高熵合金复合材料高能脉冲热轧以及深冷成形方面的研究报道。

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同时提高2219铝基AlCoCrFeNi复合材料板材强度与塑性的方法，结合高温变形条件下铝合金的塑性变形能力提升，高能脉冲电流促进原子扩散以及深冷成形工艺阻碍位错运动、提高材料变形抗力等工艺特点，采用高能脉冲热轧与深冷轧制变形结合的制备工艺，同时提高复合材料的塑性与强度，最终获得综合性能优良的铝基复合材料板材。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种同时提高2219铝基AlCoCrFeNi复合材料板材强度与塑性的方法，包括如下步骤：

第一步：取采用金属铸造工艺制备的2219铝基AlCoCrFeNi高熵合金复合材料铸锭，置于均匀化退火炉内，随炉升温至460℃，保温10h进行均匀化退火，退火完成后随炉冷却至室温；

第二步：从均匀化退火态的铸锭上切割厚度为10-15mm的复合材料板材，置于电阻炉内随炉升温至510-530℃，保温0.5-1h；

第三步：保温时间结束后，取出板材并转移至轧机上进行单道次热轧，单道次最大变形量为40-65％，待轧辊咬入板材后，向板材两端施加高能脉冲电流；

第四步：将单道次热轧后的板材重新置于510-530℃电阻炉内保温15-20min；

第五步：重复第三步与第四步，直至板材厚度达到2mm±0.05mm，热轧结束并立即置于-150℃液氮深冷箱内保温15-20min；

第六步：将第五步结束后的板材置于电阻炉内随炉加热进行强化固溶处理；