[发明专利]一种超细晶高镁铝合金热挤压棒材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超细晶高镁铝合金热挤压棒材及其制备方法。利用单辊旋转快速凝固和热挤压的方法制备出高镁铝合金棒材，具体步骤为：(1)利用单辊旋转甩带法将高镁铝合金铸锭制成细晶高镁铝合金带材；(2)高镁铝合金带材经过机械剪碎，使每一根带材的长度不超过5mm；(3)将剪碎后的高镁铝合金带材填充入包套中，用油压机在室温下压实，制得生坯；(4)将压实后的生坯进行热挤压，得到超细晶高镁铝合金热挤压棒材。利用该方法可以获得固溶程度高，晶粒尺寸小，成分偏析低的高镁铝合金棒材，其具有高的抗拉强度以及延伸率，综合性能优异。

技术领域

本发明涉及铝合金棒材的制备领域，具体涉及一种利用单辊旋转快速凝固技术和热挤压技术制备超细晶高镁铝合金热挤压棒材及其制备方法。

背景技术

铝镁合金是一种常见的商用铝合金，其具有强度高，密度小，耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于船舶，车辆和航空航天部件。常见铝镁合金牌号有5005，5052，5083等，其镁含量为1wt.％～5wt.％。由于镁在铝合金中有较大的固溶度，提高铝镁合金中的镁含量有利于进一步降低合金密度，提升固溶强化程度。但是传统的铸造方法会使高镁铝合金中的脆性第二相Al₃Mg₂在凝固的过程中大量析出，严重降低了合金的塑性。(余泳霖.Mn微合金化与热处理对热挤压快速凝固6061铝合金组织及性能的影响.[D].广州:华南理工大学,2020.)因此，如何制备高强高塑性的高镁铝合金成为了一个新的研究方向。

快速凝固是一种非平衡的凝固过程，以大于10³～10⁵K/s的冷晶粒尺寸小，成分偏析少的微晶或纳米晶等亚稳相，得到一种具有特殊性能和用途的材料。利用快速凝固的方法制备高镁铝合金，可以避免镁元素在凝固过程中析出，使得镁元素全部以固溶的形式存在铝合金的基体中。从而达到固溶强化的效果。此外，快速凝固法制备的合金材料通常具有晶粒尺寸小，成分偏析少等优点。根据霍尔佩奇公式可知，合金的晶粒尺寸越小，合金的力学性能越高。并且细化晶粒是唯一一种可以同时提高合金强度和韧性的强化手段。因此，利用快速凝固法制备高镁铝合金具有重要的意义。

单辊旋转甩带法是快速凝固法中应用最广泛的一种，其成型原理是把熔融的合金喷射到一个快速转动的铜轮上。由于铜轮具有良好的导热性，加上铜轮内部通常具有一套良好的散热系统，因此合金与铜轮表面接触时快速凝固，制得条状的合金带材。

热挤压是在较低的温度下(一般为熔点绝对温度的0.75～0.9倍)借助外加压力使待挤金属产生塑性变形而成块的成型方法。由于高镁铝合金中镁含量较高，在热挤压的过程中会发生动态再结晶。因此用热挤压的方法制备高镁铝合金棒材不会显著增大合金的晶粒尺寸。

发明内容

本发明目的是提供一种超细晶高镁铝合金热挤压棒材及其制备方法。利用该方法可以获得固溶程度高，晶粒尺寸小，成分偏析低的高镁铝合金棒材，其具有高的抗拉强度以及延伸率，综合性能优异。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种超细晶高镁铝合金热挤压棒材的制备方法，包括如下步骤：

(1)利用单辊旋转甩带法将高镁铝合金铸锭制成细晶高镁铝合金带材；

(2)高镁铝合金带材经过机械剪碎，使每一根带材的长度不超过5mm；

(3)将剪碎后的高镁铝合金带材填充入预制的包套中，用油压机在室温下压实，制得生坯；

(4)将压实后的生坯进行热挤压，得到所述超细晶高镁铝合金热挤压棒材。

进一步地，步骤(1)所述高镁铝合金铸锭为镁含量占比5wt.％～15wt.％的铝镁二元合金铸锭。

进一步地，步骤(1)中所述的单辊旋转甩带法的具体步骤如下：