CN109055787A - 一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金技术领域，涉及一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，配制铝合金原料熔铸为铝合金铸锭后在450～500℃保温3～5h后出炉轧制，控制热轧终轧温度为300～350℃，热轧后坯料厚度为6～7mm，经过5～10次冷轧后将坯料厚度逐渐降至0.45～0.50mm，其中选取最终冷轧变形量大于80％以后的几个阶段，对坯料进行退火，退火温度为350～400℃，退火保温时间为6～8h，得到铝镁合金薄板，解决了现有的5系的铝镁合金薄板冷轧后再进行O态退火的工艺容易使得铝镁合金薄板晶粒异常长大的问题。

Description

一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，涉及一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺。
背景技术
随着国家轻量化发展的要求，铝合金材料在航空、航天、汽车、电子等行业得到了广泛的应用，因而对其组织和性能等方面也提出了更高的要求，均匀、细化的晶粒组织能够有效改善合金的强韧性和塑性，可使铝合金材料获得良好的综合性能，为铝合金提供更广阔的应用前景。
目前5系铝合金质优价廉而被广泛使用，冷轧后的薄板铝合金为硬态，为达到O态性能，提高合金的塑形，一般会在冷轧后对板材进行O态退火。但是，如果处理不当O态退火后容易出现晶粒异常长大的情况，从而影响合金后续的加工和使用。因此在实际生产过程中，有必要控制铝合金薄板O态退火后的晶粒尺寸。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有的5系的铝镁合金薄板冷轧后再进行O态退火的工艺容易使得铝镁合金薄板晶粒异常长大的问题，提供一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺。
为达到上述目的，本发明提供了一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.045～0.055％、Fe 0.18～0.30％、Cu≤0.01％、Mn 0.03～0.25％、Mg 2.50～6.00％、Cr 0.02～0.25％、Zn≤0.05％、Ti≤0.05％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为700～750℃，将熔炼后的液态铝合金搅拌扒渣；
B、将步骤A搅拌扒渣后的液态铝合金倒入精炼炉中精炼15～20min，精炼温度为700～750℃，将精炼后的液态铝合金搅拌扒渣，搅拌扒渣后在700～750℃静置20～30min，向精炼炉熔体中通入惰性气体并搅拌熔体，利用惰性气体除去熔体中的杂质气体，然后使用孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤除气后的熔体，过滤时控制熔体温度为720℃，再使用细化剂进行在线细化，将熔体熔铸成铝合金铸锭；
C、将步骤B熔铸后的铝合金铸锭在450～500℃保温3～5h后出炉轧制，控制热轧终轧温度为300～350℃，热轧后坯料厚度为6～7mm，经过5～10次冷轧后将坯料厚度逐渐降至0.45～0.50mm，其中选取最终冷轧变形量大于80％以后的几个阶段，对坯料进行退火，退火温度为350～400℃，退火保温时间为6～8h，得到铝镁合金薄板。
进一步，步骤B中惰性气体为高纯氩气，细化剂为铝钛硼丝细化剂。
进一步，步骤C中选取最终冷轧变形量大于80％以后的一个或者两个阶段，对坯料进行退火。
进一步，步骤C制得的铝镁合金薄板最终冷轧变形量为80％～95％。
进一步，步骤C制得的铝镁合金薄板晶粒尺寸小于35μm。
进一步，步骤C制得的铝镁合金薄板最终冷轧变形量为90％。
进一步，步骤C制得的铝镁合金薄板晶粒尺寸为30μm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，在铝镁合金薄板冷轧至中间道次时进行退火，改变冷轧时的最终冷轧变形量，经过不同温度不同时间的热处理退火，结果表明大冷轧变形量后所得铝镁合金板材晶粒更加细小，材料的综合性能会更加优良，应用前景会更加广阔。
2、本发明所公开的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，铝合金板材在冷加工时，变形晶体内会以位错的形式储存部分能量，大加工率变形和小加工率变形两种加工方式相比，大加工率变形的金属存储的能量比小加工率变形的金属多，因而在热处理时晶粒长大的驱动力较大，驱动力增加，金属结晶的形核率和长大速率都会增加，但长大速率会大于形核率，因为d＝k(G/N)3/4，其中，d为再结晶晶粒的平均直径，k为常数，G为晶粒长大速率，N为形核速率，因此驱动力大时，热处理后晶粒会小，因此铝合金板材大加工率冷轧时，退火后铝合金板材晶粒组织更细小，解决了现有的5系的铝镁合金薄板冷轧后再进行O态退火的工艺容易使得铝镁合金薄板晶粒异常长大的问题。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.046％、Fe 0.298％、Cu 0.009％、Mn 0.039％、Mg 2.636％、Cr 0.222％、Zn 0.01％、Ti 0.015％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为745℃，将熔炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验；
B、将步骤A搅拌扒渣后的液态铝合金倒入精炼炉中精炼15min，精炼温度为730℃，将精炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验，搅拌扒渣后在720℃静置20min，向精炼炉熔体中通入高纯氩气并搅拌熔体，利用高纯氩气除去熔体中的杂质气体，然后使用孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤除气后的熔体，过滤时控制熔体温度为720℃，再使用铝钛硼丝细化剂进行在线细化，将熔体熔铸成铝合金铸锭；
C、将步骤B熔铸后的铝合金铸锭在490℃保温3h，然后降温至450℃保温2小时后出炉轧制，控制热轧终轧温度为310℃，热轧后坯料厚度为7mm，坯料从7mm厚冷轧至0.48mm，依次经过5.05mm、3.44mm、2.33mm、1.48mm、0.95mm、0.64mm和0.48mm，材料最终冷轧变形量为93％，对0.48mm铝镁合金板进行360℃退火，保温8h，得到铝镁合金薄板。
实施例2
一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.046％、Fe 0.298％、Cu 0.009％、Mn 0.039％、Mg 2.636％、Cr 0.222％、Zn 0.01％、Ti 0.015％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为745℃，将熔炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验；
B、将步骤A搅拌扒渣后的液态铝合金倒入精炼炉中精炼15min，精炼温度为730℃，将精炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验，搅拌扒渣后在720℃静置20min，向精炼炉熔体中通入高纯氩气并搅拌熔体，利用高纯氩气除去熔体中的杂质气体，然后使用孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤除气后的熔体，过滤时控制熔体温度为720℃，再使用铝钛硼丝细化剂进行在线细化，将熔体熔铸成铝合金铸锭；
C、将步骤B熔铸后的铝合金铸锭在490℃保温3h，然后降温至450℃保温2小时后出炉轧制，控制热轧终轧温度为310℃，热轧后坯料厚度为7mm，坯料从7mm厚冷轧至0.48mm，依次经过5.05mm、3.44mm、2.33mm、1.48mm、0.95mm、0.64mm和0.48mm，材料最终冷轧变形量为93％，对0.48mm铝镁合金板进行390℃退火，保温6h，得到铝镁合金薄板。
实施例3
一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.053％、Fe 0.184％、Cu 0.004％、Mn 0.214％、Mg 5.999％、Cr 0.025％、Zn 0.007％、Ti 0.011％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为745℃，将熔炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验；
B、将步骤A搅拌扒渣后的液态铝合金倒入精炼炉中精炼15min，精炼温度为730℃，将精炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验，搅拌扒渣后在720℃静置20min，向精炼炉熔体中通入高纯氩气并搅拌熔体，利用高纯氩气除去熔体中的杂质气体，然后使用孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤除气后的熔体，过滤时控制熔体温度为720℃，再使用铝钛硼丝细化剂进行在线细化，将熔体熔铸成铝合金铸锭；
C、将步骤B熔铸后的铝合金铸锭在460℃保温3h后出炉轧制，控制热轧终轧温度为330℃，热轧后坯料厚度为6mm，坯料从6mm厚冷轧至0.48mm，依次经过4.8mm、3.8mm、3.0mm、2.1mm、1.52mm、1.05mm、0.7mm和0.48mm，其中在冷轧至3.0mm时进行中间退火，材料最终冷轧变形量为84％，对0.48mm铝镁合金板进行360℃退火，保温8h，得到铝镁合金薄板。
实施例4
一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.053％、Fe 0.184％、Cu 0.004％、Mn 0.214％、Mg 5.999％、Cr 0.025％、Zn 0.007％、Ti 0.011％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为745℃，将熔炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验；
B、将步骤A搅拌扒渣后的液态铝合金倒入精炼炉中精炼15min，精炼温度为730℃，将精炼后的液态铝合金搅拌扒渣，取样化验，搅拌扒渣后在720℃静置20min，向精炼炉熔体中通入高纯氩气并搅拌熔体，利用高纯氩气除去熔体中的杂质气体，然后使用孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤除气后的熔体，过滤时控制熔体温度为720℃，再使用铝钛硼丝细化剂进行在线细化，将熔体熔铸成铝合金铸锭；
C、将步骤B熔铸后的铝合金铸锭在460℃保温3h后出炉轧制，控制热轧终轧温度为330℃，热轧后坯料厚度为6mm，坯料从6mm厚冷轧至0.48mm，依次经过4.8mm、3.8mm、3.0mm、2.1mm、1.52mm、1.05mm、0.7mm和0.48mm，其中在冷轧至3.0mm时进行中间退火，材料最终冷轧变形量为84％，对0.48mm铝镁合金板进行390℃退火，保温6h，得到铝镁合金薄板。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，步骤C中熔铸后的铝合金铸锭在490℃保温3h，然后降温至450℃保温2小时后出炉轧制，控制热轧终轧温度为310℃，热轧后坯料厚度为7mm，坯料从7mm厚冷轧至0.48mm，依次经过5.05mm、3.44mm、2.33mm、1.48mm、0.95mm、0.64mm和0.48mm，其中分别在冷轧至2.33mm、0.64mm时进行中间退火，材料最终冷轧变形量为25％，对0.48mm铝合金板进行360℃退火，保温8h，得到铝镁合金薄板。
对比例2
对比例2与对比例1的区别在于，对0.48mm铝合金板进行390℃退火，保温6h。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于，步骤C中熔铸后的铝合金铸锭在460℃保温3h后出炉轧制，控制热轧终轧温度330℃，热轧坯料厚度6mm，从6mm厚冷轧至0.48mm，依次经过4.8mm、3.8mm、3.0mm、2.1mm、1.52mm、1.05mm、0.7mm、0.48mm，其中在冷轧至3.0mm和0.7mm时分别进行中间退火，材料最终冷轧变形量为31％，对0.48mm铝合金板进行360℃退火，保温8h，得到铝镁合金薄板。
对比例4
对比例4与对比例3的区别在于，对0.48mm铝合金板进行390℃退火，保温6h。
实施例1～4得到的晶粒尺寸与对比例1～4得到的晶粒尺寸如表一所示：
表一
通过表一可以看到，实施例1～4选取铝镁合金板最终冷轧变形量大于80％阶段的坯料进行O态退火，能够获得晶粒尺寸细小的铝镁合金板，晶粒尺寸小于35μm。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.045～0.055％、Fe 0.18～0.30％、Cu≤0.01％、Mn 0.03～0.25％、Mg 2.50～6.00％、Cr 0.02～0.25％、Zn≤0.05％、Ti≤0.05％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为700～750℃，将熔炼后的液态铝合金搅拌扒渣；
B、将步骤A搅拌扒渣后的液态铝合金倒入精炼炉中精炼15～20min，精炼温度为700～750℃，将精炼后的液态铝合金搅拌扒渣，搅拌扒渣后在700～750℃静置20～30min，向精炼炉熔体中通入惰性气体并搅拌熔体，利用惰性气体除去熔体中的杂质气体，然后使用孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤除气后的熔体，过滤时控制熔体温度为720℃，再使用细化剂进行在线细化，将熔体熔铸成铝合金铸锭；
C、将步骤B熔铸后的铝合金铸锭在450～500℃保温3～5h后出炉轧制，控制热轧终轧温度为300～350℃，热轧后坯料厚度为6～7mm，经过5～10次冷轧后将坯料厚度逐渐降至0.45～0.50mm，其中选取最终冷轧变形量大于80％以后的几个阶段，对坯料进行退火，退火温度为350～400℃，退火保温时间为6～8h，得到铝镁合金薄板。
2.如权利要求1所述的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，步骤B中惰性气体为高纯氩气，细化剂为铝钛硼丝细化剂。
3.如权利要求2所述的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，步骤C中选取最终冷轧变形量大于80％以后的一个或者两个阶段，对坯料进行退火。
4.如权利要求3所述的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，步骤C制得的铝镁合金薄板最终冷轧变形量为80％～95％。
5.如权利要求4所述的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，步骤C制得的铝镁合金薄板晶粒尺寸小于35μm。
6.如权利要求3所述的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，步骤C制得的铝镁合金薄板最终冷轧变形量为90％。
7.如权利要求4所述的控制铝镁合金薄板晶粒大小的制备工艺，其特征在于，步骤C制得的铝镁合金薄板晶粒尺寸为30μm。
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