CN103834885A - 一种提高铝合金板材塑性的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，主要是将铸造态的5052铝合金铸锭在400-500°C保温10-25小时，水淬冷却至室温，之后将经过前述技术方案处理的铝合金在室温下轧制为15-90%的不同变形量，之后再将轧制后的铝合金进行150-400°C的退火处理，保温2-10小时，空冷至室温。经本发明所述热处理工艺处理的铝合金，成形性能提高效果显著，可为后续获得高质量的铝合金板材提供重要基础，有利于充分挖掘材料的使用性能潜力。另外，本发明所用工艺设备为通用设备，成本较低，容易操作，工业上易于实现。

Description

一种提高铝合金板材塑性的热处理方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种提高铝合金板材塑性的热处理的工艺方法。
 
背景技术
新世纪对节能、环保、安全提出了要求，发展铝工业是解决三大问题的重要途径之一。因为：铝材是一种可再生资源，地壳中铝含量丰富、废弃铝材可回收重熔；铝材是一种节能和储能材料，节能储能功能大于钢铁；铝材是航空航天和现代交通运输轻量化、高速化的关键材料。工业生产中，铝及其合金的应用量仅次于钢铁，居有色金属的首位，其最大的特点就是质量轻、比强度和比刚度高、导热导电性好、耐腐蚀，广泛应用于食品包装、电力、电子和汽车工业等，是航空工业的主要原材料。
在众多的铝合金体系中，5XXX系铝合金是以镁为主要合金元素的铝合金，属于不可热处理强化铝合金。它具有密度小，疲劳性能和焊接性能良好，耐海洋大气腐蚀性好等特征，是一种中高强度铝合金。5XXX铝合金中，应用较为广泛且具有代表性的是5052铝合金，其镁含量在2.2-2.8%之间。它具有良好的成形加工性能、抗蚀性、可焊性、疲劳强度与中等静态强度，用于制造飞机油箱、油管，交通车辆、船舶钣金件，仪表、铆钉、线材等广泛的用途。此外较新的用途有航空航天中的蜂窝结构材料和装饰材料铝塑复合板。因此，对AA5052铝合金板材的综合力学性能及可靠性提出了更高的要求来满足现实的需要。
但是，经过常规加工工艺制备的5052铝合金板材，塑形偏低，不能满足高端使用要求或后续加工变形的要求。例如，经过冷变形后的铝合金由于基体内产生了大量的晶体缺陷，同时还累积了相当数量的弹性畸变能，因此组织和性能均处于亚稳定状态，有利于向稳定状态转变的趋势。通过对冷变形铝合金的稳定化退火处理，可使其组织和性能恢复到变形以前的状态。因此，改善5052铝合金板材的塑性成形性能，是发展轧制态铝合金塑性加工的手段的前提和保障，对于发展高质量铝合金板材的广泛使用具有重大的意义。
 
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明目的是提供了一种提高铝合金板材塑性的热处理方法。该方法通过不同变形量的室温轧制及后续的退火处理可有效地提高该轧制铝合金的塑性，所用工艺设备为常规通用设备，成本较低，容易操作，工业上也易于实现。
为实现上述发明的目的，本发明采用以下技术方案来实现。
一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，该方法包括如下步骤：
1）均匀化处理：对铸态的5052铝合金在热处理炉中进行高温均匀化处理，均匀化处理温度为400-500℃，保温10-25h，空冷至室温；
2）冷轧：对均匀化处理的5052铝合金在室温下轧制，使其变形量为15%-90%；
3）退火处理：对不同轧制变形量的5052铝合金在热处理炉中进行退火处理，温度为150-400℃，保温2-10h，空冷至室温。
作为本发明的一种优选方案，所述均匀化处理温度为470℃，保温时间为15h。
作为本发明的另一种优选方案，均匀化处理的5052铝合金在室温下轧制，其轧制变形量为75%。
作为本发明的进一步改进方案，将不同轧制变形量的5052铝合金在300 ℃保温4h。
本发明通过不同程度的冷轧变形，5052铝合金组织被拉长，拉细和压扁现象比较明显。再经过不同温度的退火处理，一方面，使固溶的合金元素从基体中析出，形成第二相；另一方面，由于β相的析出，降低了Mg在基体中的固溶强化效果，由以上两方面共同作用，从而改善了5052铝合金塑性，降低了强度，提高了变形能力。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明塑性提高显著：本发明利用冷轧变形使铝合金产生大量的冷轧变形织构，在经过不同温度的退火处理后，促进了β相的析出，降低Mg在基体中的固溶强化效果，从而明显的提高了5052铝合金塑性，提高其变形能力。
2、本发明操作简单、成本较低：本发明利用常规的通用设备即可实现，工艺设计合理、流程短。其中仅通过冷轧和退火即可获得更高塑性的变形铝合金，提高了生产效率，降低成本，有利于大规模工业化应用。
 
附图说明
图1为轧制量为75%时不同热处理状态的金相组织照片；
图2为轧制量为75%时不同热处理状态下的拉伸应力-应变曲线。
 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，该方法包括如下步骤：
1）均匀化处理：对铸态的5052铝合金在热处理炉中进行高温均匀化处理，均匀化处理温度为400-500℃，保温10-25h，空冷至室温；
2）冷轧：对均匀化处理的5052铝合金在室温下轧制，使其变形量为15%-90%；
3）退火处理：对不同轧制变形量的5052铝合金在热处理炉中进行退火处理，温度为150-400℃，保温2-10h，空冷至室温。
实施例1：一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，该方法包括以下步骤：
1）均匀化处理：将铸态5052铝合金放在温度为470℃的热处理炉中，均匀化处理15h。
2）轧制：将均匀化处理后的铝合金在室温下轧制，其轧制变形量为75%。
3）退火处理：将该合金在250℃退火处理，保温4h，取出空冷至室温。经过退火处理后铝合金与直接轧制而未经退火处理的铝合金对比，其屈强比由0.643降至0.490，塑性由2.8%提高至8.5%，提高了204%，塑性提高较为显著。
经过实施例1处理的5052铝合金的金相照片如图1中c图所示。由c图可以看出与未经过退火处理的a图相比较，第二相都沿晶界分布，且其析出相的含量增加。
实施例2：采用与实施例1相同的铝合金合金原料、铝合金均匀化处理工艺及轧制工艺，且工艺参数完全相同。将上述经过处理的铝合金在300℃稳定化退火处理，保温4h，取出空冷至室温。经过退火处理后铝合金与直接轧制而未经退火处理的铝合金对比，其屈强比由0.643降至0.495，塑性由2.8%提高至23.4%，塑性提高736%，塑性提高更为明显。
经过实施例2处理的5052铝合金的金相照片如图1中d图所示。将d图与a,b,c三图对比，可以发现随着温度的升高，其析出相分布更加均匀化。
实施例3：采用与实施例1相同的铝合金合金原料、铝合金均匀化处理工艺及轧制工艺，且工艺参数完全相同。将上述经过处理的铝合金在350℃稳定化退火处理，保温4h，取出空冷至室温。经过退火处理后铝合金与直接轧制而未经退火处理的铝合金对比，其屈强比由0.643降至0.388，塑性由2.8%提高至25.1%，塑性提高796%，塑性提高非常显著。
经过实施例3处理的5052铝合金的金相照片如图1中e图所示。由e图可以看出，析出的第二相不仅含量增加而且其分布也更均匀。
实施例4：采用与实施例1相同的铝合金合金原料、铝合金均匀化处理工艺及轧制工艺，且工艺参数完全相同。将上述经过处理的铝合金在380℃稳定化退火处理，保温4h，取出空冷至室温。经过退火处理后铝合金与直接轧制而未经退火处理的铝合金对比，其屈强比由0.643降至0.346，塑性由2.8%提高至25.2%，塑性提高800%，塑性提高明显。
经过实施例4处理的5052铝合金的金相照片如图1中f图所示。将f图与a, b, c, d, e五图对比，可以更加明显的看出：其析出相沿晶界分布，且随着温度的升高，析出相也随之增多，其分布更加均匀化。其中通过扫描及文献分析可知：大量的β相析出，减少了Mg在基体中的固溶度。
其上述所述处理方式，其具体结果如下表1所示。
表1  75%变形量的不同热处理状态的力学性能数值
通过以上实施例及表1分析可知：普通轧制工艺处理的5052铝合金经过适宜的退火处理后可以显著提高其塑性。经过本发明所述的热处理工艺处理过的铝合金材料应用范围广泛，可满足电子，汽车，航空航天，建筑装饰材料等领域对材料的实际需求。并且本发明所用设备工艺简单，易于操作，成本较低。
本发明通过轧制工艺及后续的退火处理后，其合金的塑性可以有明显的提高，其原因主要是：1）通过轧制后的退火处理，使该合金处于再结晶状态，晶粒组织大小均匀，位错密度急剧降低，组织性能得到改善，力学性能改变十分明显；2）由于β相的析出，降低了Mg在基体中的固溶强化效果，改善了5052铝合金塑性，降低了强度，提高了变形能力；3）另外，该5052铝合金塑性提高可能也与合金中Fe、Si杂质元素以第二相化合物从铝基体中析出有关。总之，要明显提高轧制铝合金的塑性，需要经过后续的退火处理，且其退火处理的温度和时间需要适当的优化。根据我们的研究结果，如果热处理工艺选择不当，不但不能改善合金的综合力学性能，而且还可能导致其塑性下降。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，其特征在于，对轧制态铝合金进行如下处理，具体工艺步骤包括：
1）均匀化处理：对铸态的5052铝合金在热处理炉中进行高温均匀化处理，均匀化处理温度为400-500℃，保温10-25h，空冷至室温；
2）冷轧：对均匀化处理的5052铝合金在室温下轧制，使其变形量为15%-90%；
3）退火处理：对不同轧制变形量的5052铝合金在热处理炉中进行退火处理，温度为150-400℃，保温2-10h，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，其特征在于，所述均匀化处理温度为470℃，保温时间为15h。
3.根据权利要求1所述的一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，其特征在于：均匀化处理的5052铝合金在室温下轧制，其轧制变形量为75%。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的一种提高铝合金板材塑性的热处理方法，其特征在于，将不同轧制变形量的5052铝合金在300 ℃保温4h。
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