CN103540876B - 一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法，该方法制备的板材厚度为0.8mm～8.0mm，其方法是将均匀化处理后的扁锭开坯热轧到规定厚度成卷，然后经过退火处理，开卷进行带式冷轧，根据冷轧变形量进行中间退火，最终得到厚度均匀的薄板。薄板经过固溶、预拉伸以及时效处理后可以得到不同的状态，从而满足不同的使用要求。与现有技术相比，该方法通过带式轧制制备表面质量较高、板材尺寸均匀、板型平整的铝锂合金薄板。薄板经过不同的热处理工艺后可得到不同的状态，满足不同应用条件的使用要求。

Description

一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法

技术领域

本发明是一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法，属于铝锂合金薄板制备工艺。

背景技术

Al-Cu-Li-X系铝锂合金具有高比强度、高比刚度、高韧性以及优良的耐损伤性能，其薄板适合制造飞机蒙皮。目前，国外对铝锂合金薄板多采用片式轧制方法制备，而在国内，由于缺少高精度的片式轧机以及单张薄板预拉伸机，采取片式轧制方法制备的薄板尺寸精度、板型以及表面质量都难以满足使用要求。

发明内容

本发明正是针对国内现有技术中存在的不足而设计提供了一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法，其目的是制备具有较高的尺寸精度、良好的板型以及表面光洁度的薄板，固溶处理后经过不同时效工艺处理后合金可以满足多种不同使用需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法，所述薄板的厚度为0.8mm～8.0mm，所述Al-Cu-Li-X系铝锂合金中的X是指含有金属元素Mn、Zn、Zr、Mg、Ag中的一种或几种，其特征在于：该方法的步骤为：

⑴热轧，将均匀化处理后的扁锭开坯热轧，热轧温度为380℃～500℃；

⑵热精轧，将热轧后的板热精轧，热精轧温度为280℃～380℃；

⑶对热精轧后的板进行高温退火处理，退火温度421℃～490℃，保温时间0.5～4.0h，随炉冷却至200℃左右取出空冷，随炉冷却速度小于28℃/h；

⑷对高温退火处理后的板进行带式冷轧至薄板，冷轧道次变形量不超过20%，在带式冷轧过程中进行中间高温退火处理，两次中间高温退火处理之间的冷轧总变形量不超过50%；

高温中间退火处理的退火温度为421℃～480℃，保温时间0.5～4.0h，随炉冷却至200℃左右取出空冷，随炉冷却速度小于28℃/h；

⑸冷轧后的薄板经过固溶、预拉伸、校形及时效处理后得到不同状态的薄板，从而满足不同的使用要求，其中：

预拉伸永久变形量为2.0%～6.0%；

时效处理为以下几种之一：

T3状态：将预拉伸处理后的薄板室温放置至少96h；此时薄板具有中等强度、较高的塑性和耐损伤性能，适用于冷成形后直接使用的部件；

T8Y状态：将T3状态的薄板进行人工时效得到T8Y状态，该时效加热温度及保温时间为110℃～130℃/10h～72h，室温空冷；此时合金具有比T3状态略高的强度和相当的塑性，可以直接冷加工成形；

T8状态：将T8Y状态的薄板合进行人工时效得到T8状态，该时效加热温度及保温时间为135℃～175℃/6h～16h，室温空冷；此时合金具有最高的强度和较低的塑性，适用于不进行成形处理的最终使用状态；

或将T3状态的薄板进行人工时效得到T8状态，该时效加热温度及保温时间为135℃～175℃/7～56h，室温空冷；此时合金具有最高的强度和较低的塑性，适用于不进行成形处理的最终使用状态。

本发明技术方案通过开坯热轧及热精轧到规定厚度卷曲成卷，然后经过退火处理，开卷进行带式冷轧并控制道次轧制变形量，当冷轧总变形量到达一定程度后进行中间退火，随后继续轧制，直至达到所需要的厚度，在这一过程中，通过控制中间退火温度及冷却速度、冷轧变形量保证了合金成形工艺性能，使采用该方法制备的薄板具备良好尺寸精度、板型以及表面光洁度。可生产具有不同综合性能的材料，分别满足高强度、高韧度、耐损伤、易成形、制造成本低的需求。

本发明技术方案的优点是：

1、得到一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的“带式法”冷轧制备方法，与传统“单片”冷轧制备方法相比，本发明的方法具有更高的效率，制备的铝锂合金薄板具有更高的尺寸精度、更好的板型以及表面光洁度。

2、本发明所得到的铝锂合金薄板便于后续的气垫炉机列固溶淬火处理，可有效的控制固溶处理后的板型和表面质量，采取不同时效处理后可得到性能优良，满足不同应用需求的合金状态。

3、通过浅时效处理，薄板成形性能及损伤容限性能进一步提高，适于制造长寿命零件。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程示意图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

实施例：

生产合格的Al-Cu-Li-X系铝锂合金铸锭，该合金的化学成分及重量百分比为：Cu2.0～3.0%，Li1.8～2.6%。Zr0.04～0.20%，Mg0.20%～1.20%，Ag0.1～0.9%，Si≤0.10%,Fe≤0.10%，Ti≤0.12%，其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，余量为Al，参见附图1所示，采用该合金加工薄板的工艺过程如下：

⑴热轧，将均匀化处理后的扁锭开坯热轧，开轧温度480～500℃；

⑵热精轧，将热轧后的板热精轧到厚度为4.0mm～8.0mm之任一规格，热精轧温度为280℃～380℃，之后卷取成卷进行冷轧前准备；

⑶对热精轧后的板进行高温退火处理，退火温度421℃～490℃，保温时间0.5～4.0h，随炉冷却至200℃左右取出空冷，随炉冷却速度小于28℃/h；

⑷对高温退火处理后的板进行带式冷轧至0.8mm～8.0mm间任一规格薄板，冷轧道次变形量不超过20%，在带式冷轧过程中进行中间高温退火处理，两次中间高温退火处理之间的冷轧总变形量不超过50%；

高温中间退火处理的退火温度为421℃～480℃，保温时间0.5～4.0h，随炉冷却至200℃左右取出空冷，随炉冷却速度小于28℃/h；

⑸冷轧后的薄板经过固溶、预拉伸、校形及时效处理后得到不同状态的薄板，其中：

冷轧后的薄板在气垫炉机列上经510～530℃固溶淬火处理；

预拉伸永久变形量为2.0%～6.0%；

时效处理为以下几种之一：

T3状态：将预拉伸处理后的薄板室温放置至少96h；

T8Y状态：将T3状态的薄板进行人工时效得到T8Y状态，该时效加热温度及保温时间为110℃～130℃/10h～72h，室温空冷；

T8状态：将T8Y状态的薄板合进行人工时效得到T8状态，该时效加热温度及保温时间为135℃～175℃/6h～16h，室温空冷；

或将T3状态的薄板进行人工时效得到T8状态，该时效加热温度及保温时间为135℃～175℃/7～56h，室温空冷。

表1为实施例1的工艺参数及性能列表

表1

表2为实施例经时效处理获得高损伤容限性能的工艺参数及性能列表。

表2

表3为实施例经时效处理获得高强性能的工艺参数及性能列表。

表3

表4为实施例经第二级时效处理获得高损伤容限性能的工艺参数及性能列表。

表4

与现有技术相比，本发明方法通过带式轧制制备表面质量较高、板材尺寸均匀、板型平整的铝锂合金薄板。薄板经过不同的热处理工艺后可得到不同的状态，满足不同应用条件的使用要求。

Claims (1)

1.一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法，所述薄板的厚度为0.8mm～8.0mm，所述Al-Cu-Li-X系铝锂合金中的X是指含有金属元素Mn、Zn、Zr、Mg、Ag中的一种或几种，其特征在于：该方法的步骤为：

⑴热轧，将均匀化处理后的扁锭开坯热轧，热轧温度为380℃～500℃；

⑵热精轧，将热轧后的板热精轧，热精轧温度为280℃～380℃；

⑶对热精轧后的板进行高温退火处理，退火温度421℃～490℃，保温时间0.5～4.0h，随炉冷却至200℃左右取出空冷，随炉冷却速度小于28℃/h；

⑷对高温退火处理后的板进行带式冷轧至薄板，冷轧道次变形量不超过20％，在带式冷轧过程中进行中间高温退火处理，两次中间高温退火处理之间的冷轧总变形量不超过50％；

高温中间退火处理的退火温度为421℃～480℃，保温时间0.5～4.0h，随炉冷却至200℃左右取出空冷，随炉冷却速度小于28℃/h；

⑸冷轧后的薄板经过固溶、预拉伸、校形及时效处理后得到不同状态的薄板，其中：

预拉伸永久变形量为2.0％～6.0％；

时效处理为以下几种之一：

T3状态：将预拉伸处理后的薄板室温放置至少96h；

T8Y状态：将T3状态的薄板进行人工时效得到T8Y状态，该时效加热温度及保温时间为110℃～130℃/10h～72h，室温空冷；

T8状态：将T8Y状态的薄板进行人工时效得到T8状态，该时效加热温度及保温时间为135℃～175℃/6h～16h，室温空冷；

或将T3状态的薄板进行人工时效得到T8状态，该时效加热温度及保温时间为135℃～175℃/7～56h，室温空冷。