CN108570632A - 一种改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法 - Google Patents

一种改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善Al‑Mg‑Li系合金板材性能的方法，一定厚度的1420铝锂合金板坯为原料，经若干道次轧制，道次压下量为15～25％，轧制过程中包括一次转向轧制及一次中间退火处理，总的板坯形变量为65～90％。通常情况下至少需要五道次至六道次的轧制，前期轧制时可以选择较大的压下量，后期轧制则需要根据板坯料的情况进行压下量的调整及处理工艺的调整，中间退火步骤及转向轧制步骤一般均设置在后半段的轧制过程中，中间退火后由温轧改为冷轧。采用本发明中的方法制得的合金板材，经实验证明可以轧制厚度为1.0～2.5mm，板材的尺寸(长×宽)可以达到1000mm×500mm，远超过了现有技术中采用热处理方法可以得到的板材尺寸，具有良好的使用价值。

Description

一种改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法
技术领域
本发明涉及一种改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，属于化学合金领域。
背景技术
Al-Mg-Li铝锂合金是一种高强、可焊、低温力学性能良好的铝合金，据现有研究报道，经过最优强化处理的Al-Mg-Li合金强度可以达到700MPa以上，是优良的航空航天材料之选。现代航空航天工业对零部件提出轻小化，低成本、大批量的要求，并且要求飞行器部件整体成型，采用超塑性成形不仅可以使复杂形状零部件达到整体成型构件的目的，而且可以进一步减轻重量。
Al-Mg-Li系合金板材具有广泛的应用前景，但是受制于其性能的影响，在对于Al-Mg-Li铝锂合金板材进行机械热处理过程中，易发生轧制开裂的问题。如图1所示的原始厚度为8.5mm的1420铝锂合金板坯，过固溶过时效工艺处理后，经过多道次的不转向轧制，变形量超过70％，开裂十分明显。因此，急需改良现有的制备方法，以改善Al-Mg-Li系合金板材的性能，使其制备后不开裂，达到使用要求。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是以现有的热处理方法为基础，获得一种改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法的技术方案如下：
本发明采用具有一定厚度的1420铝锂合金板坯为原料，经若干道次轧制，道次压下量为15～25％，轧制过程中包括一次转向轧制及一次中间退火处理，总的板坯形变量为65～90％。通常情况下至少需要五道次至六道次的轧制，前期轧制时可以选择较大的压下量，后期轧制则需要根据板坯料的情况进行压下量的调整及处理工艺的调整，中间退火步骤及转向轧制步骤一般均设置在后半段的轧制过程中，中间退火后由温轧改为冷轧。在留有20％～30％的变形量时由传统的温轧改为冷轧工艺，不仅提高了合金的变形储能，还解决了板材超塑性伸长率偏低的问题。
优选地，本发明中的改善方法包括至少六次轧制过程，其中第四道次至第六道次之间进行转向轧制，第三道次至第四道次之间进行退火处理。
优选地，所述1420合金板为进过固溶过时效处理的热轧板坯。通过固溶过时效处理后的热轧板的材料强度降低，塑韧性有所提高，便于进行轧制工艺，传统轧制轧制时也会采用热处理方式，但温度不够，板坯易开裂。
更优选地，固溶过时效处理具体为：在470～520℃的条件下至少固溶0.5～4h，室温水淬冷却，400℃保温8～48h，进行过时效处理。进行过过时效处理的热轧板坯即可进行多道次的轧制工艺。
改变轧制方向是本发明中的一个重要改进点，有效地改善了板坯在轧制过程中开裂的问题，轧制中一般仅进行一次转向轧制。但本发明中的改善方法并不局限于一次转向轧制，在板坯允许或对材料工艺有要求时，可以进行多次改变轧制方向的转向轧制。
本发明现有优选地轧制为平辊轧制，两辊直径相同，转动方向相反，这种轧制方式承包最低，轧制效果好，易于板坯成型。采用平辊轧制时转向轧制优选为旋转90°后进行，但在不局限于现有设备和制备效率的前提下，转向轧制可以旋转任意角度后进行轧制，本发明中的旋转90°轧制仅为本发明的一种优选方案，不应作为对本发明的限制。
本发明的另一重要改进是将后半段的轧制由温轧改为冷轧，多道次的轧制过程使得板坯的温度有所下降，逐渐由热轧变为温轧，随着温度的降低板坯的塑韧性下降，易发生开裂。将轧制过程中温度下降的板料再回炉进行退火，温度为300℃～380℃，保温时间为30分钟～60分钟，中间退火后的板坯强度下降且塑韧性提高，可以在保证很好的轧制效率的同时使板坯尽可能的不发生开裂，提高最后的成品强度。
采用本发明中的方法制得的合金板材，经实验证明可以轧制厚度为1.0～2.5mm，板材的尺寸(长×宽)可以达到1000mm×500mm，远超过了现有技术中采用热处理方法可以得到的板材尺寸，具有良好的使用价值。
与传统机械热处理方法相比，本发明通过道次间改变轧向有效地解决了大规格板材轧制时易开裂的问题，同时通过提高轧制前温度，且在留有20％～30％的变形量时由传统的温轧改为冷轧工艺提高了合金的变形储能解决了板材超塑性伸长率偏低的问题，首次制备出了超塑性能良好的1420铝锂合金大规格超塑性板材，进行了Al-Mg-Li铝锂合金板材超塑性预处理工艺后，采用本发明可以使Al-Mg-Li板材轧制不开裂或者开裂程度较小，典型的最大不开裂板材尺寸达到500×1000×2mm。
附图说明
图1是现有轧制技术多道次不转向轧制后的板材示意图；
图2是本发明的一种实施例中轧制后的板材示意图；
图3是本发明的另一种实施例中轧制后的板材示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。
实施例1
本实施例对8.5mm厚的1420铝锂合金热轧板进行轧制，制备Al-Mg-Li铝锂合金超塑性细晶板材。具体方法步骤如下：
(1)将1420铝锂合金板坯于510℃固溶4h，室温(15～30℃)水淬冷却；
(2)将固溶后的1420铝锂合金板坯在400℃保温48h，进行过时效处理；
(3)将过时效后的1420铝锂合金板坯在400℃预热1h后经3道次轧制至厚度为4.4mm；
(4)400℃，1h的中间退火后改变轧制方向，轧制至厚度为2.5mm，此次转向轧制为总的第4道次，即此次轧制沿中间退火前的横向进行，得到留有20～30％形变量的1420铝锂合金板材；
(5)待板材冷却至室温后继续冷轧至厚度为1.8mm，宽度为200mm，得到1420铝锂合金超塑性板材。
第四道次转向轧制得到的板材如图2所示，整个轧制过程的总变量为78.8％，道次压下量为10～20％。
实施例2
本实施例对8.5mm厚的1420铝锂合金热轧板进行轧制，制备Al-Mg-Li铝锂合金超塑性细晶板材。具体方法步骤如下：
(1)将1420铝锂合金板坯于520℃固溶3h，室温(15～32℃)水淬冷却；
(2)将固溶后的1420铝锂合金板坯在400℃保温48h，进行过时效处理；
(3)将过时效后的1420铝锂合金板坯在400℃预热1h后经3道次轧制至厚度为4.5mm；
(4)将步骤(3)轧制后的板坯在400℃，1h的中间退火后继续轧制一道，在总的第5道次改变原轧向转向90度继续轧制至厚度为2.9mm；
(5)待板材冷却至室温后继续冷轧至厚度为2.1mm，在工业化装备条件下制备出幅宽900mm的超塑性板材。
第五道次转向轧制得到的板材如图3所示，轧制过程中总变量为75.3％，道次压下量为10～20％。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：所述方法将1420合金板坯经若干道次轧制，道次压下量为15～25％，轧制过程中包括一次转向轧制及一次中间退火处理，总的板坯形变量为65～90％。
2.根据权利要求1所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：所述方法包括至少六次轧制过程，其中第四道次至第六道次之间进行转向轧制，第三道次至第四道次之间进行退火处理。
3.根据权利要求1所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：所述1420合金板为进过固溶过时效处理的热轧板坯。
4.根据权利要求3所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：所述固溶过时效处理具体为：在470～520℃的条件下至少固溶0.5～4h，室温水淬冷却，400℃保温8～48h，进行过时效处理。
5.根据权利要求1所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：所述轧制为平辊轧制，两辊直径相同，转动方向相反。
6.根据权利要求1所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于，所述转向轧制具体为：当前轧向为上一道次的旋转90°方向进行轧制。
7.根据权利要求1所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：所述将轧制过程中温度下降的板料再回炉进行退火，温度为300℃～380℃，保温时间为30分钟～60分钟。
8.根据权利要求1所述的改善Al-Mg-Li系合金板材性能的方法，其特征在于：轧制后的合金厚度为1.0～2.5mm。
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