CN106676439B - 一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法 - Google Patents
一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106676439B CN106676439B CN201611188205.2A CN201611188205A CN106676439B CN 106676439 B CN106676439 B CN 106676439B CN 201611188205 A CN201611188205 A CN 201611188205A CN 106676439 B CN106676439 B CN 106676439B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- band
- top layer
- rolling
- deep cooling
- gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法，利用材料表层塑性变形促使表层区域的晶粒细化，同时，利用超低温变形，抑制塑性变形过程超细晶再结晶，从而使材料表面形成纳米结构，通过多道次深冷表层轧制，轧件形成梯度结构的带材，该材料的表层为超细晶结构，而材料的心部区域为粗晶，该材料相对于传统冷轧制备的材料，在具有更好塑形的情况下，材料的强度得到大幅提高；与现有技术相比，采用深冷表层轧制目前适合纯铝及铝合金材料，通过该工艺，材料的韧性几乎不降低，但是材料强度能提高30％以上。
Description
技术领域
本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法。
背景技术
目前，超细晶金属材料在过去很长时间内得到广大科学家的关注，人们开发了大量的方法去制备这些材料，比如等通道挤压技术、累积叠轧技术、高压扭转技术等。然而，人们发现超细晶材料，随着材料强度的提高，材料的韧性急剧降低。
科研人员发现金属材料中形成梯度结构，可以同时实现材料具有很好的韧性和强度。梯度材料，以在材料表面形成超细晶材料结构，而材料中心部位保留粗晶结构。目前，制备这种材料的方法主要有表面冲击法、高压扭转法。而这两种方法都只能够用来制备棒材，而不能用来制备带材。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法，可以用来制备高质量的具有梯度结构的带材，该材料的表层为超细晶结构，而材料的心部区域为粗晶，该材料相对于传统冷轧制备的材料，在具有更好塑形的情况下，材料的强度得到大幅提高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法，包括如下步骤：
第一步：以退火热处理后的铝或铝合金带材为原料；
第二步：将带材放入液氮中进行冷却，实现材料温度被均匀冷却到零下196度；
第三步：将带材取出，以压下率1％～3％进行表层深冷轧制，轧制结束后，轧件温度控制在零下100-120度之间；
第四步：将轧制后的带材放入液氮中重新冷却，冷却时间3～5分钟；
第五步：将冷却的带材再进行表层深冷轧制，压下率1％～3％；
重复第四步和第五步15～20次，成产出表面超细晶结构而心部为粗晶的梯度结构带材。
与现有技术相比，采用深冷表层轧制目前适合纯铝及铝合金材料，通过该工艺，材料的韧性几乎不降低，但是材料强度能提高30％以上。
附图说明
图1是本发明深冷表层连续轧制制备方法示意图。
图2是本发明经过20道次深冷轧制制备的梯度结构高纯铝金属带材的力学性能与普通室温轧制制备样品力学性能比较示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明的主要原理为利用材料表层塑性变形促使表层区域的晶粒细化，同时，利用超低温变形，抑制塑性变形过程超细晶再结晶，从而使材料表面形成纳米结构。图1所示为深冷表层连续轧制制备流程图。通过多道次深冷表层轧制，轧件形成梯度结构的带材，如图1所示，本发明具体步骤如下：
第一步：以退火热处理后的铝或铝合金带材为原料。
第二步：将带材放入深冷箱1内的液氮中进行冷却，冷却中的轧件2始终在深冷箱1中，冷却大约10分钟，实现材料温度被均匀冷却到零下196度。
第三步：将带材取出，以压下率在2％进行表层深冷轧制。轧制过程中的轧件3在轧机4的作用下，轧制结束后，轧件温度控制在零下100度左右。过程中，轧机4的速度V控制在1m/s。
其中，压下率等于(H-h)/H，H和h分别表示轧制前和轧后轧件的厚度。
第四步：将轧制后的带材放入液氮中重新冷却，冷却时间在5分钟。
第五步：将冷却的带材再进行表层深冷轧制，压下率在2％。
重复第四步和第五步20次，成产出表面超细晶(纳米化)结构而心部为粗晶的梯度结构带材。
利用本工艺制备梯度结构的高纯铝金属材料，经过20道次深冷轧制后，材料的力学性能结果如图2所示。体现该技术具有很好的优越性。
本发明中，每道次压下率可行范围为1-3％，轧机速度可行范围为1-5m/s，轧制道次一般可以为15-20次，根据材料的实际厚度等因素来调整。
Claims (1)
1.一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：以退火热处理后的铝或铝合金带材为原料；
第二步：将带材放入液氮中进行冷却，实现材料温度被均匀冷却到零下196度；
第三步：将带材取出，以压下率1％～3％进行表层深冷轧制，轧制结束后，轧件温度控制在零下100-120度之间；
第四步：将轧制后的带材放入液氮中重新冷却，冷却时间3～5分钟；
第五步：将冷却的带材再进行表层深冷轧制，压下率1％～3％；
重复第四步和第五步15～20次，成产出表面超细晶结构而心部为粗晶的梯度结构带材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611188205.2A CN106676439B (zh) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | 一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611188205.2A CN106676439B (zh) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | 一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106676439A CN106676439A (zh) | 2017-05-17 |
| CN106676439B true CN106676439B (zh) | 2018-03-16 |
Family
ID=58869979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611188205.2A Expired - Fee Related CN106676439B (zh) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | 一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106676439B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107185963B (zh) * | 2017-06-14 | 2018-12-04 | 中南大学 | 一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法 |
| CN107354411B (zh) * | 2017-07-11 | 2019-03-26 | 东北大学 | 一种纳米晶铝合金板材的制备方法 |
| CN107520270B (zh) * | 2017-08-08 | 2019-07-16 | 中南大学 | 一种铝合金深冷变厚度轧制工艺 |
| CN108114996B (zh) * | 2017-12-01 | 2019-07-30 | 中南大学 | 一种深冷轧制带材连续深冷箱及利用该箱的深冷轧制系统 |
| CN108296286A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-20 | 中南大学 | 一种制备高性能汽车用铝合金带材的连续可逆深冷轧制工艺与设备 |
| CN108906889B (zh) * | 2018-05-08 | 2019-08-27 | 中南大学 | 一种制备高性能CrCoNi中熵合金箔材的深冷异步轧制方法 |
| CN109201739B (zh) * | 2018-11-05 | 2020-04-10 | 中南大学 | 一种高性能超细晶铜/铝/铜复合带材的制备方法 |
| CN109457200B (zh) * | 2018-12-11 | 2021-01-15 | 中南大学 | 一种高性能铝锂合金带材的深冷轧制与时效处理制备方法 |
| CN111375632B (zh) * | 2020-02-14 | 2021-11-09 | 中南大学 | 一种采用深冷轧辊制备梯度结构材料的方法 |
| CN111468553B (zh) * | 2020-04-08 | 2021-04-20 | 重庆理工大学 | 一种具有梯度晶粒组织的镍钛形状记忆合金板材 |
| CN113943906A (zh) * | 2021-10-16 | 2022-01-18 | 江苏晟恒智能装备有限公司 | 一种圆形管材内壁深冷微辊压强化方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101463453B (zh) * | 2007-12-20 | 2011-03-30 | 比亚迪股份有限公司 | 一种铝合金的热处理方法 |
| CN103343306B (zh) * | 2013-07-17 | 2015-10-07 | 北京科技大学 | 一种显著改善高强铝合金变形能力和力学性能的处理方法 |
| CN103911500A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-07-09 | 苏州市职业大学 | 一种梯度化超细晶粒金属的制作方法 |
| CN105220089A (zh) * | 2014-06-25 | 2016-01-06 | 罗伟 | 一种提高6061铝合金性能的制备工艺 |
| CN104911517A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-16 | 重庆大学 | 一种提高铝合金力学性能的形变时效方法 |
| CN105525240B (zh) * | 2015-12-11 | 2018-02-13 | 北京奥普科星技术有限公司 | 一种提高6063铝合金强度与塑性的轧制热处理工艺 |
-
2016
- 2016-12-20 CN CN201611188205.2A patent/CN106676439B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106676439A (zh) | 2017-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106676439B (zh) | 一种梯度带材的深冷表层连续轧制制备方法 | |
| CN108906889B (zh) | 一种制备高性能CrCoNi中熵合金箔材的深冷异步轧制方法 | |
| CN107185963B (zh) | 一种制备高性能Ti6Al4V合金板材的方法 | |
| CN102581039A (zh) | 纯钛板带的轧制方法 | |
| CN102676938B (zh) | 表面铁皮均匀的免酸洗钢卷及其制造方法 | |
| CN109201740B (zh) | 一种制备高密度孪晶中熵合金的多阶段深冷轧制方法 | |
| CN111360074B (zh) | 一种异质片层结构中/高熵合金箔材的制备方法 | |
| WO2009076890A1 (zh) | 薄板坯连铸连轧生产宽带钢的方法及其系统 | |
| CN105234174B (zh) | 一种镁及镁合金极薄带的轧制方法 | |
| CN104060132A (zh) | 一种新型铝合金及连续铸轧制造高深冲性铝箔的方法 | |
| CN106637001A (zh) | 一种梯度带材的表层连续异步轧制制备方法 | |
| CN104141093B (zh) | 屈服强度达700MPa的汽车厢体用带钢及其轧制方法 | |
| CN104451491A (zh) | 一种Ti12LC钛合金锻件的制备方法 | |
| CN101811136A (zh) | 一种镁合金宽板铸轧设备 | |
| CN103111464A (zh) | 一种特厚板的制造方法 | |
| US20230037730A1 (en) | Endless rolling method based on temperature uniformity control | |
| CN103045978A (zh) | Tc18钛合金板材的制备方法 | |
| CN108203788B (zh) | 一种薄带连铸低磁各向异性无取向硅钢的制备方法 | |
| CN101987327A (zh) | 镁合金薄板连续热轧方法 | |
| CN106636591A (zh) | 一种大规格高碳铬轴承钢的控轧控冷方法 | |
| CN107695101B (zh) | 短流程四辊与二十辊轧机联合生产钛/钛合金带的方法 | |
| CN104415971A (zh) | 一种消除冷轧板表面热划伤缺陷的方法 | |
| CN109201739A (zh) | 一种高性能超细晶铜/铝/铜复合带材的连续热轧-深冷轧制复合制备方法 | |
| CN108486341B (zh) | 钢板的制造方法 | |
| CN103551381B (zh) | 一种利用柱状晶板坯制备取向磁致伸缩薄板的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180316 |