[发明专利]一种高性能7075铝合金的模锻方法

摘要

一种高性能7075铝合金的模锻方法，在无水环境中，利用醇热高压，并在羧基化石墨烯自带官能团作用下吸附Ti离子，并在后期焙烧中得到TiO2（锐钛型）包覆羧基化石墨烯。所得粉末与纯铝粉按一定比例混合冷压得到中间合金。将中间合金按需求加入铝合金熔体中，氧化钛包覆羧基化石墨烯颗粒在高能超声仪的作用下分散。将所得复合材料浆料倒入下模型腔中心位置进行触变模锻，得到模锻坯料，随后将坯料进行T6热处理，最终得到高性能的产品。本发明生产的产品具有良好的综合机械性能，同时，该技术具有简单、安全、易于操作和可控等优点。

主权项

1.一种高性能7075铝合金的模锻方法，其特征是包括以下步骤：（1）将羧基化石墨烯在分析纯乙醇中超声预分散1~3h，温度为室温，全程控制无水汽；羧基化石墨烯与乙醇的体积比为0.2~0.4：50；（2）将步骤（1）预处理后的羧基化石墨烯分散液倒入丙三醇和钛酸四异丙酯组成的前驱液中密封，并再次超声处理1~1.5h；其中，丙三醇与钛酸四异丙酯体积比为10:0.4~1.2；（3）把步骤（2）的前驱悬浊液导入水热反应釜中，其中悬浊液体积占反应釜溶积35%～70%；再放入反应炉中加热，以1～5℃/min升温至70～110℃，保温1～2h，再以1～3℃/min升温至175~180℃后，保温10～15h；取出，反应釜密封空冷；（4）把步骤（3）所得溶体取出，离心处理，并通过倒入分析纯乙醇多次离心至溶体无色，转速控制在9000~16000rpm；全程密封保证无水汽；（5）把步骤（4）得到的混合粉末真空烘干，然后在氩气保护下450~500℃中焙烧；时间控制在1~3h；可得到表面具有针状锐钛型氧化钛涂层的羧基化石墨烯；（6）将步骤（5）得到的表面具有针状锐钛型氧化钛涂层的羧基化石墨烯颗粒与纯铝粉混合，混合比为1:4，将混合粉末通过冷压在400MPa下保压10min，制备成氧化钛包覆羧基化石墨烯/铝预制块，随后将预制块切碎；（7）将7075铝合金放入石墨坩埚中，然后在井式电阻炉中加热至750°C并保温直至熔化，待7075铝合金块完全熔化后，对合金熔体进行精炼、除气和除渣处理；随后将预步骤（6）得到的氧化钛包覆羧基化石墨烯/铝预制块加入到合金熔体中，通过预制块的加入量来控制复合材料中氧化钛包覆羧基化石墨烯颗粒含量为0.5~2.5wt%；（8）随后将超声变幅杆插入熔体中对合金熔体进行高能超声处理,通入氩气进行保护，氩气流量为20L/min，氩气压力为0.45MPa；其工艺参数控制为：超声功率应严格控制为1.5~2.5Kw，超声频率为15000~25000Hz，超声时间为10~20min；（9）将步骤（8）的复合材料浆料保温15min，保温结束后所得混合熔体进行扒渣，温度降至680℃保温待用；（10）将步骤（9）的复合材料的半固态浆料倒入下模型腔中心位置，而后启动液压设备进行模锻成形，保压一段时间，结束后立即取出坯料；模具预热温度控制为350℃，成型速度控制为10~25mm/s，成型温度控制为610~625℃，保压时间控制为20~80s；模锻设备为2000kN液压机，液压活塞的最大速率为30mm/s，下模运动；（11）对步骤（10）得到的坯料置于电阻炉内进行第一级固溶处理，固溶处理温度为420±3℃，保温时间2.5~3.5小时，然后迅速放入温度为20℃的水中冷却；（12）对步骤（11）得到的材料置于电阻炉内进行第二级固溶处理，固溶处理温度为460±3℃，保温时间1.5~2.5小时，然后迅速放入温度为20℃的水中冷却；（13）将步骤（12）所得的坯料置于125±3℃温度下进行时效处理，时效时间为12~24小时，随后空冷得到性能优良的产品。