[发明专利]高强度良好断裂延展率2024铝合金材料的制备方法

说明书

本发明涉及2024铝合金材料，具体地说是高强度良好断裂延展率2024铝合金材料的制备方法。本发明利用激光对GH4169镍基高温合金进行深度激光冲击处理，再对深度冲击处理后的材料进行锻压整形与形变处理。处理后形成了罕见的单一纳米级的强化相棒状T、大量密集的位错墙，提高了材料的强度。尤其是在2024铝合金中形成具有单一强化相T，还未见公开报道。

技术领域

本发明涉及激光冲击处理技术及其铝合金材料，具体地说是高强度良好断裂延展率的铝合金材料制备方法。

背景技术

铝及其合金仍是应用最广的金属材料。铝及其合金的主要特点是密度低，强度低，但是塑性好，适用于各种塑性加工和铸造方法生产的各种产品，是航空航天、汽车、电力，电工，热工，化工，仪表，造船和机械制造等工业部门不可缺少的金属材料。

对于铝及合金，它具有很高的变形能力，强度较低。因此，为了改善铝合金材料的性能，铝合金的热处理技术主要包括：单级均匀化、双级均匀化、高温均匀化、固溶强化处理、时效处理和回归再时效处理(RRA)等几种强化技术。这些热处理技术对于铝合金材料机械强度的提高也发挥了极大作用。

另外一类强化铝合金性能的方法是利用形变强化提高铝合金力学等性能，其主要技术手段有锻压、滚压、等通道挤压等。激光冲击处理技术也是铝合金表面强化的一个重要研究领域，不过以往该技术强化金属材料的目的主要是围绕提高材料疲劳寿命，阻碍表面裂纹扩展而开展的技术与应用研究。

但是，随着科学技术的发展和节能社会的发展要求，材料结构减重成为国民经济和社会发展的重大发展需求。结构件的减重，其实质就是结构件的轻量化，同等质量的结构零件实现强度的最大化。

近期研究结果表明，无论是纳米材料的强度和延展率，均与材料本身的结构特征(如界面结构、微观应变)、应力状态及材料致密度等有着密切的关系。不同的制备与处理方法获得的同成分材料中，即使晶粒尺寸相同，也可表现出截然不同的力学性能。据此，可以预测如果将某种材料的晶粒尺寸减小到纳米量级，并且能够控制其微观结构，则有可能获得既有高强度又有良好延展率的新型高性能的“理想”材料。

澳大利亚悉尼大学Peter V.Liddicoat等人报道了一种航空用铝合金(7075合金)，该合金经过时效后水淬，再高压扭转，从而使得合金晶粒细化至纳米级。通过拉伸试验表明，该合金强度高达1GPa左右，均匀塑性变形率为5％，断裂塑性可以高达9％。该文报到了利用纳米结构强化铝合金，其所得强度比钢还高。

经过TEM，APT(三维原子探针)的表征，他们发现该合金无沉淀相析出，但在晶内和三晶界的交汇处有点状固溶原子簇，另外，线性排列的固溶原子簇沿着晶界分布，合金拥有高屈服强度和良好塑性。晶粒之间形成的固溶原子簇稳定了以元素分割为基础的晶粒成长，强化了界面原子健的凝聚力，阻止了合金的脆性以及缺陷的形成。

一些研究者开发了一种新的低温激光冲击工艺，以评价超高应变速率和超低温对金属材料力学性能的协同影响。根据他们的研究，激光冲击加深冷处理(CLP)可以通过改变室温下的微观结构来实现强度和延性的同步提高。周建忠等利用激光冲击后，在-132下冷处理4小时(CLP-4)，结果表明：原材料2024-T351铝薄片抗拉强度为423MPa，经50％搭接率冲击后，抗拉强度463MPa，激光冲击后再经过在-132℃下冷处理4小时，抗拉强度506MPa，其断裂延展性略有增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种既有高强度又有良好断裂延展率的2024铝合金制备方法。