CN102268621B

CN102268621B - 一种铝合金棒材生产方法

Info

Publication number: CN102268621B
Application number: CN 201110267796
Authority: CN
Inventors: 冉林果
Original assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Current assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: CN102268621A

Abstract

本发明实施例公开了一种航空用铝合金棒材生产方法。在本发明实施例中，铝合金棒材半成品在热处理之前会先经过限量冷拉拔的处理，在冷拉拔时铝合金棒材半成品的外层金属组织会受到与挤压时相反的力，挤压造成的铝合金棒材半成品的外层金属组织的畸变程度就会减小，这样就可以改善铝合金棒材半成品的外层金属组织的不均匀性，减少在随后的热处理过程中晶粒长大的诱因，使得铝合金棒材半成品在热处理后室温力学性能更好，并且只形成较浅的粗晶环甚至无粗晶环，从而使其室温力学性能和粗晶环达标，实现铝合金棒材的工业化批量生产。

Description

一种铝合金棒材生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金生产领域，尤其涉及一种铝合金棒材生产方法。

背景技术

LD7-5铝合金棒材是一种广泛应用于航空领域的铝合金材料，这种铝合金棒材的生产一般包括熔炼，铸造，均匀化退火，挤压，淬火，人工时效处理这几个工序。在铝合金棒材的生产过程中会产生粗大晶粒组织即粗晶环，根据粗晶环出现的时间，将其分为两类：第一类是在挤压过程中即已形成的粗晶环，这类粗晶环的形成是由于挤压模具形状的约束与摩擦力的作用造成金属流动不均匀，外层金属所承受的变形程度比内层大，晶粒受到剧烈的剪切变形，晶格发生严重的畸变，从而使外层金属再结晶温度降低，发生再结晶长大，形成粗晶环；第二类粗晶环是在铝合金棒材的淬火过程中形成的，例如含Mn、Cr、Zr等元素的铝合金在淬火后，常可出现较为严重的粗晶环组织，这类粗晶环的形成原因除与不均匀变形有关外，还与合金中含Mn、Zr等抗结晶元素有关。

在本发明的发明人对现有技术的研究中发现，现有的生产工艺技术在挤压时，由于受到挤压模具形状的约束和摩擦力等作用铝合金棒材半成品外层会产生金属不均匀性，因此铝合金棒材半成品在后期热处理时就会晶粒容易长大，形成较深的粗晶环或整面晶粒粗大，这样就会造成粗晶环超标，力学性能下降，原有的常规生产工艺几乎不能产出合格的铝合金棒材。

发明内容

本发明实施例提供了一种航空用铝合金棒材生产方法，能够使生产出来的铝合金棒材具有较好的室温里力学性能，并且棒材粗晶环较浅甚至无粗晶环，从而使各项性能达到标准要求，实现该合金棒材的工业化批量生产。

一种铝合金棒材生产方法，包括：对挤压形成的铝合金棒材半成品进行冷拉拔；对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行热处理。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在本发明实施例中，铝合金棒材半成品在热处理之前会先经过限量冷拉拔的处理，在冷拉拔时铝合金棒材半成品的外层金属组织会受到与挤压时相反的力，挤压造成的铝合金棒材半成品的外层金属组织的畸变程度就会减小，这样就可以改善铝合金棒材半成品的外层金属组织的不均匀性，减少在随后的热处理过程中晶粒长大的诱因，使得铝合金棒材半成品在热处理后室温力学性能更好，并且只形成较浅的粗晶环甚至无粗晶环，从而使其室温力学性能和粗晶环达标，实现铝合金棒材的工业化批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例中第一个实施例的基本流程图；

图2为本发明实施例中第二个实施例的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种铝合金棒材生产方法，用于使生产出来的铝合金棒材具有较好的室温里力学性能，并且棒材粗晶环较浅甚至无粗晶环，从而使各项性能达到标准要求，实现该铝合金棒材的工业化批量生产。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。本领域普通技术人员在本发明中的实施例的启示下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面就本发明第一个实施例作出说明，如图1所示为本发明铝合金棒材生产方法的基本流程图主要包括步骤：

101、对挤压形成的铝合金棒材半成品进行冷拉拔。

这里的冷拉拔是指在冷态下铝合金棒材半成品在牵引力作用下通过模孔而被拉出，使之产生塑性变形而截面缩小、长度增加的工艺。

需要说明的是此处的冷拉拔采用尾端碾头的方式，铝合金棒材半成品的外层金属组织受到的外力与挤压时相反。

102、对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行热处理。

这里的热处理包括淬火、人工时效处理等在高温下下对铝合金棒材半成品进行的处理。

为便于更好的理解本发明实施例的技术方案，下面就本发明第二个实施例对本发明作出进一步的说明，如图2所示为本实施例流程图，主要包括步骤：

201、熔炼原材料得到铝合金溶液。

对原材料进行熔炼得到铝合金溶液，所述原材料按质量百分比包含0.55％～1.25％的Si、0.6％～1.2％的Fe、1.8％～2.5％的Cu、0.2％的Mn、0.66％～1.2％的Mg、0.6％～1.4％的Ni、0.2％的Zn、0.05％的Pb、0.05％的Sn和0％～0.2％的Ti与Zr的组合。

由于通过调整化学成分可以控制粗晶环的形成，经本发明的发明人研究实践发现，按上述比例提供的原材料在进行熔炼时能有效的降低粗晶环的形成。此处原材料配制比例的参数属于本发明要保护的范围。

202、将熔炼生成的铝合金溶液铸造成铝合金铸锭。

此处的铸造就是将熔化的铝合金溶液倒入永久的或可以重复使用的铸模，凝固之后，这些铝合金铸锭可以被进一步加工成多种新的形状。

203、将步骤202中生成的铝合金铸锭进行均匀化退火。

均匀化退火是为了减少铝合金铸锭化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却，以达到化学成分和组织均匀化的目的。

204、对经过均匀化退火后的铝合金铸锭进行挤压处理得到铝合金棒材半成品。

挤压是对装在挤压筒内的铝合金铸锭施加外力，使之从特定的模孔中流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。

在本实施例中对经过均匀化退火后的铝合金铸锭进行挤压，挤压时采用高温低速的方式，即将铸锭温度设置为450～470℃，筒温设置为440～460℃，并且以小于或等于0.5mm/s的速度进行挤压。

本发明的发明人在研究实践中发现采用高温低速的方式挤压，可降低铝合金棒材在挤压工序阶段造成的组织不均匀性。以上在挤压过程中的各种温度和速度的参数设置属于本发明要保护的范围。

205、对挤压形成的铝合金棒材半成品进行冷拉拔。

对铝合金棒材半成品进行限量冷拉拔处理，即采用尾端碾头的方式进行加工率为10％～15％的冷拉拔。

本发明的发明人在研究实践中发现铝合金棒材半成品在淬火之前，对铝合金棒材半成品实施10％～15％的加工率的冷拉拔能够改善铝合金棒材半成品外层金属组织的不均匀性，从而改善铝合金棒材半成品在淬火后粗晶环情况，并且提高生产出来的铝合金棒材的室温力学性能和批次一致性，对铝合金棒材综合性能的改善有很好的作用。

以上在冷拉拔过程中的各种参数设置属于本发明要保护的范围。

206、对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行淬火处理。

淬火就是将铝合金棒材半成品加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的一种热处理工艺。淬火与人工时效处理配合进行能大大提高铝合金棒材的强度和硬度。

对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行淬火处理，即将铝合金棒材半成品通过盐浴炉加热到520～530℃并保持30～40分钟，随即浸入淬火介质中快速冷却。

以上在淬火过程中的各种参数设置属于本发明要保护的范围。

207、对淬火处理后的铝合金棒材半成品切尾，选取符合标准要求的棒材，以用于进行人工时效处理。

对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品切尾1m～1.5m后选取粗晶环深度≤3mm的棒材为合格，以用于进行人工时效处理。

208、对切尾后的铝合金棒材半成品进行人工时效处理。

对切尾后的铝合金棒材半成品进行人工时效处理，即让铝合金棒材半成品处于170～180℃的环境下7～9小时，以提高成产出来的铝合金棒材的硬度、强度。

以上在人工时效处理过程中的各种参数设置属于本发明要保护的范围。

在本实施例中本发明的发明人通过大量的研究和实践得出在各工序中适合批量生产的参数设置，按照这些参数设定来生产铝合金棒材，能非常有效的控制的粗晶环的产生和改善铝合金棒材的力学性能，生产出符合标准要求的产品，并且可达到50％左右的成品率。

以上对本发明所提供的一种铝合金棒材生产方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种铝合金棒材生产方法，其特征在于，包括：

熔炼原材料得到铝合金溶液；

将所述铝合金溶液铸造成铝合金铸锭；

将所述铝合金铸锭进行均匀化退火；

对经过均匀化退火后的铝合金铸锭进行挤压处理得到铝合金棒材半成品；

对挤压形成的铝合金棒材半成品进行冷拉拔；

对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行淬火处理；

对淬火后的铝合金棒材半成品进行人工时效处理；

所述对经过均匀化退火后的铝合金铸锭进行挤压处理得到铝合金棒材半成品包括：对经过均匀化退火后的铝合金铸锭进行挤压，挤压时采用高温低速的方式，铸锭温度范围设置为450～470℃，挤压筒温范围设置为440～460℃，挤压速度设置为小于或等于0.5mm/s；

所述对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行淬火处理包括：

对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行淬火处理，所述淬火为盐浴炉淬火，淬火温度范围设置为520～530℃，淬火保温时间为30～40分钟。

2.根据权利要求1所述的铝合金棒材生产方法，其特征在于，所述熔炼原材料得到铝合金溶液具体包括：

对原材料进行熔炼得到铝合金溶液，所述原材料按质量百分比包含0.55%～1.25%的Si、0.6%～1.2%的Fe、1.8%～2.5%的Cu、0.2%的Mn、0.66%～1.2%的Mg、0.6%～1.4%的Ni、0.2%的Zn、0.05%的Pb、0.05%的Sn和0%～0.2%的Ti与Zr的组合。

3.根据权利要求1所述的铝合金棒材生产方法，其特征在于，所述对挤压形成的铝合金棒材半成品进行冷拉拔包括：

对铝合金棒材半成品进行限量冷拉拔处理，所述冷拉拔采用尾端碾头的方式，加工率范围设置为10%～15%。

4.根据权利要求1所述的铝合金棒材生产方法，其特征在于，所述对冷拉拔处理后的铝合金棒材半成品进行淬火处理之后的步骤还包括：

对淬火后的铝合金棒材半成品切尾1m～1.5m后选取符合标准要求的棒材，以用于进行人工时效处理。

5.根据权利要求1所述的铝合金棒材生产方法，其特征在于，所述对淬火后的铝合金棒材半成品进行人工时效处理包括：

对切尾后的铝合金棒材半成品进行人工时效处理，处理温度范围设置为170～180℃，处理时长范围为7～9小时。