CN102586657B - 一种含Er铝镁合金材料的退火形变工艺 - Google Patents

一种含Er铝镁合金材料的退火形变工艺 Download PDF

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一种含Er铝镁合金材料的退火形变工艺，属于有色金属技术领域。对于含Er铝镁铸态合金进行280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火；对退火后的材料进行单道次冷变形。应变速率为1/s，应变量为0.2-0.7。双级均匀化退火工艺能够促使含Er铝镁合金中Al3(ZrxEr1-x)强化相的高密度析出，其后的单道次冷变形工艺能够得到具有较高硬度和较好塑性的含Er铝镁合金材料，对提高生产效率具有实际意义。

Description

一种含Er铝镁合金材料的退火形变工艺
技术领域
本发明属于有色金属技术领域，具体涉及含Er铝镁铸态合金的双级均匀化退火工艺及其后的单道次冷变形强化工艺。
背景技术
文献调查结果表明，Al-Mg系合金属中等强度的合金，热处理不可强化，主要通过加工硬化和微合金化的手段来提高该系合金的综合性能。其突出的性能特点是优异的塑性、耐腐蚀性和焊接性能，加工硬化不降低材料的高耐蚀性和良好的焊接性能，所以既可以在退火状态出厂，也可以在冷作硬化状态出厂，主要应用在腐蚀性环境、冷成形件以及焊接件上。Al-Mg系铝合金中增大Mg的含量是固溶强化的一种主要方式。向Al-Mg系合金中添加适当的微量元素，可以在合金基体中产生细小的弥散析出相，提高应变强化的效果。应变强化的主要方式是冷加工变形，但冷变形时变形量小，会导致加工道次增多，从而导致生产效率低；变形量大，则易出现表面裂纹、裂口等缺陷。因此，通过选用适宜的均匀化退火工艺，在基体中析出大量细小弥散的第二相粒子，再通过控制应变速率，单道次应变量，获得具有一定硬度、塑性且表面质量较高的含Er铝镁合金材料，对提高生产效率具有实际意义。但是国内外对于含Er铝镁合金材料的双级均匀化退火工艺及单道次冷变形工艺报道极少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于含Er铝镁合金材料双级均匀化退火工艺及其后的单道次冷变形强化工艺。通过选取适宜的双级均匀化退火工艺，能够在含Er铝镁合金基体中析出大量细小弥散的Al3(ZrxEr1-x)粒子，0＜x＜1，增强应变强化的效果。通过在一定应变速率下，在一定的单道次应变量下进行冷变形，从而获得具有较高硬度、塑性并且表面质量较高的含Er铝镁合金材料。
本发明所提供的含Er铝镁合金材料的退火形变工艺，含Er铝镁合金质量百分组成：Mg，5.8-6.8％；Mn，0.4-0.8％；Zr，0.1-0.2％；Er，0.1-0.4％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al；包括以下步骤：
1)对于该含Er铝镁铸态合金进行280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火；
2)对退火后的材料进行单道次冷变形。应变速率为1/s，应变量为0.2-0.7。其中优选冷变形应变量为0.4。
本发明采用双级均匀化退火工艺，首先在280℃保温10h有利于Al3(ZrxEr1-x)粒子的高密度形核；其次在470℃保温20h有利于细小的Al3(ZrxEr1-x)粒子长大。通过采用双级处理能够促使Al3(ZrxEr1-x)强化相密集析出。然后在一定应变速率条件下，进行不同应变量的单道次冷变形。由于Al3(ZrxEr1-x)粒子对位错钉扎，提高了应变强化的效果，使材料具有较高的硬度。
本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的双级均匀化退火工艺能够促使含Er铝镁合金中Al3(ZrxEr1-x)强化相的高密度析出，其后的单道次冷变形工艺能够得到具有较高硬度和较好塑性的含Er铝镁合金材料，对提高生产效率具有实际意义。从硬度-退火时间曲线变化趋势来看，该工艺下含Er铝镁合金材料的硬度稳定性相对较好。
附图说明
图1为实施例3含Er铝镁合金经280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火后，在应变速率为1/s，总应变量为0.7的室温压缩曲线；
图2为含Er铝镁合金经280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火后，基体中析出高密度的Al3(ZrxEr1-x)粒子；
图3为含Er铝镁合金经双级退火后，在应变速率为1/s，应变量为0.4的单道次冷变形后的微观组织为条带状的位错结构，基体中弥散析出的Al3(ZrxEr1-x)对位错进行钉扎；
图4经退火形变工艺处理后的合金在120℃保温的硬度-退火时间曲线，反应合金硬度的稳定性。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
实施例1
1)对于质量百分含量为：Mg，6.0％；Mn，0.7％；Zr，0.1％；Er，0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al的含Er铝合金铸锭，进行280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火。
2)对步骤1)获得的含Er铝镁合金材料，进行应变速率为1/s，应变量为0.2的单道次变形。对变形后的材料进行硬度测试，数据列于表1。
实施例2
1)对于质量百分含量为：Mg，6.0％；Mn，0.7％；Zr，0.1％；Er，0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al的含Er铝合金铸锭，进行280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火。
2)对步骤1)获得的含Er铝镁合金材料，进行应变速率为1/s，应变量为0.4的单道次变形。对变形后的材料进行硬度测试，数据列于表1。
实施例3
1)对于质量百分含量为：Mg，6.0％；Mn，0.7％；Zr，0.1％；Er，0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al的含Er铝合金铸锭，进行280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火。
2)对步骤1)获得的含Er铝镁合金材料，进行应变速率为1/s，应变量为0.7的单道次变形。对变形后的材料进行硬度测试，数据列于表1。
表1不同应变量下材料的硬度
  应变量(真应变)   0   0.2   0.4   0.7
  硬度(HV)   98.8   124.2   131   131.4
图1为经280℃/10h+470℃/20h双级均匀化处理后的含Er铝镁合金在应变速率为1/s，总应变量为0.7的室温压缩曲线。在真应变为0.4以前，随着应变的增大材料的流变应力迅速增加。在真应变大于0.4后，真应力增加缓慢。0.7的应变量为双级退火态含Er铝镁合金在室温单道次冷变形的变形极限，当应变量超过0.7，材料会发生不均匀变形，进而发生开裂。表1为双级退火态含Er铝镁合金在不同单道次冷变形应变量下的硬度，可以看到，当材料单道次冷变形应变量为0.4时，材料硬度提高明显，与未变形的初始态相比，硬度提高32.6％。而当应变量增加到0.7，材料硬度基本无变化。图2显示经双级退火后材料中析出了高密度的纳米级的Al3(ZrxEr1-x)粒子。图3为在应变速率为1/s，应变量为0.4的单道次冷变形的透射组织，其变形组织主要为条带状的胞状亚结构，基体中细小弥散的Al3(ZrxEr1-x)粒子对位错具有钉扎作用。
图4为应变量为0.4和0.7的两种状态的合金在120℃进行保温的硬度与退火时间曲线，可以看出单道次冷变形应变量为0.4的合金其硬度稳定性较好。

Claims (1)

1.含Er铝镁合金材料的退火形变工艺，含Er铝镁合金质量百分组成：含Er铝镁合金质量百分组成：Mg，6.0%；Mn，0.7%；Zr，0.1%；Er，0.3%；不可避免杂质≤0.5%，余量为Al，其特征在于，包括以下步骤：
1）对于该含Er铝镁铸态合金进行280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火；
2）对退火后的材料进行单道次冷变形，应变速率为1/s，应变量为0.4。
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