CN109136506A - 一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材 - Google Patents

一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材 Download PDF

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Abstract

一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材，涉及铝合金加工领域。用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法是按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒；采用双级均匀化制度将铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒；将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒；将二次均质铸棒进行扒皮处理、挤压处理，得到挤压型材；将挤压型材进行预拉伸、固溶热处理、拉伸矫直、自然时效，得到2024铝合金型材，该加工方法可有效抑制2024铝合金挤压型材粗晶环，最终制品的各项性能指标均高于标准要求。制得的铝合金型材的强度、韧性大幅提高，满足航空用铝合金要求。

Description

一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材
技术领域
本发明涉及铝合金加工领域，且特别涉及一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材。
背景技术
2024铝合金主要应用在飞机及航空件的机身、机翼、抗剪肋板和腹板以及对强度要求高的其他结构件上，2024铝合金的性能会对飞机的结构和性能产生巨大影响。2024铝合金的主要合金元素是Cu、Mg、Mn，主要的杂质元素为Fe、Si，常用的热处理状态为T351、T4、T81。2024铝合金的抗拉强度为350-580MPa，塑性为12％-20％，具有较高的强度、塑性、断裂韧性、疲劳寿命和抗疲劳裂纹扩展性能等，通过人工时效可以有效提高2024铝合金的耐热性、抗蚀性以及屈服强度，使其具有优良的综合性能和高温抗蠕变性能，从而可用于需承受100℃以上高温的商用和军用飞机的蒙皮和发动机舱结构件。
2024铝合金在挤压过程中容易在表面形成粗晶环，这主要是由于金属在挤压过程中发生了再结晶晶粒的异常长大。型材表面的粗晶环不但会降低挤压制品淬火时效状态，而且对合金的力学性能和疲劳性能也会产生不利的影响。目前，消除或减少粗晶环的措施主要通过优化合金成分、控制挤压工艺及热处理工艺来实现的，但现有的措施均未能有效降低粗晶环深度，且还带来挤压力学性能下降，型材表面质量恶化，并增加淬火敏感性等一系列问题，无法满足航空用铝合金的要求。
因此，急需寻找一种行之有效的方法抑制表面粗晶环的产生，提高2024铝合金的强度及韧性，使其满足航空需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，该加工方法可有效抑制2024铝合金挤压型材粗晶环，最终制品的各项性能指标均高于标准要求。
本发明的另一目的在于提供一种铝合金型材，强度、韧性大幅提高，满足航空用铝合金要求。
本发明的另一目的在于提供一种铝合金型材的应用，
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其包括以下步骤：
按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒；
采用双级均匀化制度将铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在410-420℃的条件下保温6-8h，第二级均匀化处理是在480-490℃的条件下保温14-16h；
将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理是在493-498℃下保温20-24h；
将二次均质铸棒进行扒皮处理；
将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为335-375℃，模具温度为380-410℃，挤压筒温度为370-420℃；
将挤压型材进行预拉伸；
将预拉伸后的挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0-2.5h；
在固溶热处理后的2小时内将挤压型材进行拉伸矫直，得到制品；
将制品进行自然时效，得到2024铝合金型材。
进一步地，在本发明较佳实施例中，按质量百分数计，2024合金铸棒的合金元素组成包括：Si：0.06％-0.12％，Fe：0.08％-0.15％，Cu：4.10％-4.70％，Mn：0.60％-0.80％，Mg：1.25％-1.60％，Cr：0.005％-0.010％，Zn：0.02％-0.10％，Ti：0.03％-0.07％，Zr：0.05％-0.10％，其他单个元素≤0.030％，其他杂质元素合计≤0.100％，Al：余量。
进一步地，在本发明较佳实施例中，第二次均匀化处理时的升温速率为36-42℃/min。
进一步地，在本发明较佳实施例中，扒皮处理时，表层加工量为1-6mm，表面粗糙度Ra≤23，扒皮后的铸棒直径为584-586mm。
进一步地，在本发明较佳实施例中，挤压处理前，铸棒加热梯度为12-18℃；挤压时采用液氮冷却模具，液氮出口压力为0.5-0.6Mpa，挤压型材出口速度为0.9-2.1m/min，挤压残余高度为50-70mm，挤压系数为18-30。
进一步地，在本发明较佳实施例中，挤压是采用双孔模进行挤压，双孔的布置呈背靠背中心对称结构。
进一步地，在本发明较佳实施例中，双孔模的两端各设有导流槽，导流槽的深度为35-45mm，导流槽孔壁与挤压方向呈3°-5°。
进一步地，在本发明较佳实施例中，固溶热处理时采用强制定型模具固定挤压型材。
进一步地，在本发明较佳实施例中，预拉伸的拉伸率为0.3％-1.0％；拉伸矫直的拉伸率为1.5％-3.0％。
本发明提出一种铝合金型材，其是采用上述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法制得，铝合金型材用作航空翼肋角型材。
本发明实施例的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材的有益效果是：本发明实施例的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法是按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒；采用双级均匀化制度将铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在410-420℃的条件下保温6-8h，第二级均匀化处理是在480-490℃的条件下保温14-16h；将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理是在493-498℃下保温20-24h；将二次均质铸棒进行扒皮处理；将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为335-375℃，模具温度为380-410℃，挤压筒温度为370-420℃；将挤压型材进行预拉伸；将预拉伸后的挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0-2.5h；在固溶热处理后的2小时内将挤压型材进行拉伸矫直，得到制品；将制品进行自然时效，得到2024铝合金型材，该加工方法可有效抑制2024铝合金挤压型材粗晶环，最终制品的各项性能指标均高于标准要求。本发明实施例的铝合金型材的强度、韧性大幅提高，满足航空用铝合金要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1在二次均匀化处理后的铸棒的显微组织照片；
图2为本发明实施例1的2024铝合金挤压型材的低倍照片；
图3为本发明实施例1的2024铝合金挤压型材的高倍照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法及铝合金型材进行具体说明。
本发明实施例提供一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其包括以下步骤：
(1)熔铸成棒：按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒。
2024铝合金的合金主元素含量及其比例不仅影响合金基体的析出及粗晶环的产生，而且也影响晶体学界面上析出的热力学与动力学过程，从而影响合金的强度、韧性和损伤容限以及淬火敏感性等。微量元素决定弥散相界面的性质，从而影响材料的性能。本实施例对2024铝合金的合金元素组成进行优化，按质量百分数计，2024合金铸棒的合金元素组成包括：Si：0.06％-0.12％，Fe：0.08％-0.15％，Cu：4.10％-4.70％，Mn：0.60％-0.80％，Mg：1.25％-1.60％，Cr：0.005％-0.010％，Zn：0.02％-0.10％，Ti：0.03％-0.07％，Zr：0.05％-0.10％，其他单个元素≤0.030％，其他杂质元素合计≤0.100％，Al：余量。
本实施例严格控制Cu/Mg比，其直接影响合金强化相的种类和数量，进而影响其强度等性能。2024铝合金中的Zr元素可使弥散相与基体形成共格界面，起到细化晶粒的作用，提高合金的淬透性、韧性和抗腐蚀等性能，Zr在铝基中形成Al3Zr，可与熔体产生包晶反应，而成为非自发核心，起细化作用。Fe、Si杂质元素的存在会导致硬脆粗大金属间化合物的形成，其难以和基体协调一致塑性变形，容易产生微裂纹，成为宏观裂纹源或破碎形成裂纹，降低合金的塑性和断裂韧性等。
本实施例控制Mn元素在一定含量范围内，可使型材的粗晶环明显变浅。Mn能与Al形成MnAl6金属化合物，在热挤压变形过程中，MnAl6粒子对于晶界的迁移起到阻碍和钉扎的作用，使铝合金不均匀变形程度降低，降低了再结晶驱动力。铝合金的正向挤压使金属处于三向受力状态，在晶界析出的部分MnAl6第二相粒子通过影响位错的多边形化和小角度亚晶的稳定化，从而降低了晶粒形核率及长大速率，使动力学意义上的再结晶温度提高。MnAl6的另一作用是能溶解杂质Fe，形成(FeMn)Al6，减小Fe的有害影响。但Mn元素的含量不能太高，否则将形成粗大的脆性化合物，降低合金的塑性。本实施例通过选择适量的Cu、Mg、Mn元素，并控制Fe、Si等杂质元素的含量，从化学成分方面为实现挤压棒材具有较优的力学性能和抑制粗晶环的目的提供了有利条件。
Cr元素与Al基体发生反应生成大量高熔点的Al7Cr化合物，在合金熔体凝固的过程中起到异质形核的作用，从而细化了合金的铸态组织。此外，还有部分将溶解于基体中形成过饱和固溶体，铸棒在随后热处理和热加工过程中发生过饱和固溶体分解，析出细小Al7Cr化合物等弥散相。这些弥散相具有高密度和高热稳定性，在合金热处理和热变形过程中钉扎位错和晶界，阻碍位错重排及晶界迁移，起到抑制变形晶粒的作用。
本实施例添加Ti，主要作用是细化铸造组织，减小开裂倾向，提高材料力学性能。Ti在铝基中形成Al3Ti，可与熔体产生包晶反应，而成为非自发核心，起细化作用；另外使析出相在合金中弥散分布，能够有效地钉扎住晶界和位错，阻碍再结晶的发生，从而提高合金再结晶温度，同时也能够提高合金的强度。
(2)第一次均匀化：采用双级均匀化制度将铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在410-420℃的条件下保温6-8h，第二级均匀化处理是在480-490℃的条件下保温14-16h。
第一次均匀化处理的目的是为了使制品获得均匀的组织和性能，经高温均匀化后，铸态试样组织中粗大的骨骼状、颗粒状的黑色点状物均被细小分布的点状和片状替代，铸态组织中的第二相大部分都回溶到基体中，可以实现晶界上粗大的共晶组织和枝晶的溶解。第二相经挤压在线淬火后，基体中保持了较高的过饱和度，时效后细小弥散的析出，起到强化作用，故其挤压型材的力学性能较好，同时，高温均匀化可使得挤压型材缺少抑制再结晶的粒子促进细晶产生。
(3)第二次均匀化：将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理是在493-498℃下保温20-24h，第二次均匀化处理时的升温速率为36-42℃/min。
进行第二次均匀化处理后，铸棒组织中的第二相尺寸、数量随着均匀化温度和均匀化保温时间的提高而逐渐减少，晶内偏析明显减少，组织中仅存在少量的S相和含Fe相，晶内弥散析出Al2CuMg和Al2Cu相数量、尺寸逐渐减少，残留相较少，分布逐渐均匀。二次均匀化后显微组织未发现复熔球、三角晶界等过烧组织特征，枝晶偏析消除，铸棒组织较均匀。
(4)扒皮：将二次均质铸棒进行扒皮处理，扒皮处理时，表层加工量为1-6mm，表面粗糙度Ra≤23，扒皮后的铸棒直径为584-586mm。
(5)挤压：将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为335-375℃，模具温度为380-410℃，挤压筒温度为370-420℃。
本实施例中，挤压处理前，铸棒加热梯度为12-18℃；挤压时采用液氮冷却模具，液氮出口压力为0.5-0.6Mpa，挤压型材出口速度为0.9-2.1m/min，挤压残余高度为50-70mm，挤压系数为18-30。挤压工艺最重要的控制是挤压温度和挤压速度。挤压温度可通过铸棒温度、挤压筒温度及挤压速度进行调整，当挤压筒温度高于铸棒加热温度时，挤压筒与铸棒之间的摩擦减小，金属的不均匀变形程度也随着降低，从而减轻了棒材的粗晶环深度，因为随着挤压温度的升高，再结晶的形核率及晶粒长大速率均会增大，不利于对粗晶环的控制。本实施例通过合理设定挤压温度，来实现控制粗晶环的目的。
本实施例中，挤压是采用双孔模进行挤压，双孔的布置呈背靠背中心对称结构。双孔模的两端各设有导流槽，导流槽的深度为35-45mm，导流槽孔壁与挤压方向呈3°-5°。合理的模具设计对于生产挤压材有重要的影响，采用双孔模进行挤压可实现不同挤压系数的挤压生产，在双模孔的两端设有导流槽，合理设定导流槽的深度及导流槽孔壁与挤压方向角度可有效调整挤压流速，减少金属变形，达到控制型材粗晶环的目的。
(6)预拉伸：将挤压型材进行预拉伸；预拉伸的拉伸率为0.3％-1.0％。
拉伸的目的是使2024铝合金型材消除后续固溶淬火过程中的残余应力。挤压型材不同位置处的结构尺寸不同，这样会使得挤压型材在固溶淬火过程中，薄的部位由于冷却速度大温度会立即降低，从而产生收缩变形，厚的部位由于冷却速度角薄处满，此处温度相对较高，收缩量比薄处的少，如此使得挤压型材固溶淬火后产生热应力，也就是残余应力，如果产生的残余应力小于型材屈服应力，则型材淬火后看不出是否变形，但是在后续的机加工过程中由于打破应力平衡状态，会导致型材制品变形。如果产生的残余应力大于型材的屈服应力，那么型材制品在固溶处理后就会变形。为此需要对型材制品进行预拉伸使其内部残余应力消除，通过控制拉伸率可获得残余应力最小时对应的预拉伸量。
(7)固溶热处理：采用卧式淬火炉将预拉伸后的挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0-2.5h；固溶热处理时采用强制定型模具固定挤压型材。
通过固溶热处理使2024铝合金中合金元素尽可能固溶到基体中，尽可能多地消除合金中残留的一次相以及在均匀化退火或变形过程中形成的第二相，从而使得型材制品固溶后的微观组织为含有大量亚结构组织及细小晶粒组织。通过优化固溶制度，可获得强度和韧性性能，再经过自然沉淀时效处理可使型材制品的强度、韧性得到进一步加强。
(8)拉伸矫直：在固溶热处理后的2小时内将挤压型材进行拉伸矫直，得到制品，本实施例中的拉伸矫直的拉伸率为1.5％-3.0％。
(9)自然时效：将制品置于室温下进行80-100h的自然时效，得到2024铝合金型材。
本发明实施例还提供一种铝合金型材，其是采用上述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法制得。上述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法可有效抑制2024铝合金型材粗晶环，最终制品的各项性能指标均高于AMS-QQ-A-200标准要求(标准要求为：抗拉强度≥483MPa，屈服强度≥359MPa，伸长率≥10％)。本发明实施例制得的铝合金型材：粗晶环<3mm，抗拉强度≥500，屈服强度≥480，伸长率≥13％，大幅提高了2024铝合金型材的强度及韧性，满足航空用铝合金要求，一般情况下，2024铝合金型材用作航空翼肋角型材。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种2024铝合金型材，其是按照以下加工方法制得：
按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒，合金元素组成包括：Si：0.10％，Fe：0.08％，Cu：4.60％，Mn：0.70％，Mg：1.40％，Cr：0.006％，Zn：0.02％，Ti：0.05％，Zr：0.10％，其他：单个0.030％，合计0.100％，Al：余量。
采用双级均匀化制度将铸棒进行第一均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在420℃的条件下保温8h，第二级均匀化处理是在490℃的条件下保温16h。
将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理为496℃下保温24h，均匀化处理时的升温速率为40℃/min。
将二次均质铸棒进行扒皮处理，表层加工量为1-6mm，表面粗糙度Ra≤23，扒皮后铸棒直径为584-586mm。
将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为340℃，模具温度为390℃，挤压筒温度为400℃，铸棒加热梯度为15℃，挤压时采用液氮冷却模具，液氮出口压力为0.5Mpa，挤压型材出口速度为1.6m/min，挤压残余高度为60mm，挤压系数为23，挤压采用双孔模进行挤压，双模孔的布置呈背靠背中心对称结构，在双模孔的两端各设有导流槽，导流槽的深度为40mm，导流槽孔壁与挤压方向呈3°。
将挤压型材进行预拉伸，预拉伸的拉伸率为0.6％。
采用卧式淬火炉将预拉伸后的挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0h。
在固溶热处理后的2小时内对挤压型材进行拉伸矫直，拉伸矫直的拉伸率为2.0％，得到制品。
将制品置于室温下进行96小时自然时效，得到2024铝合金型材。
实施例2
本实施例提供一种2024铝合金型材，其是按照以下加工方法制得：
按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒，合金元素组成包括：Si：0.12％，Fe：0.10％，Cu：4.70％，Mn：0.60％，Mg：1.60％，Cr：0.01％，Zn：0.08％，Ti：0.03％，Zr：0.06％，其他：单个0.030％，合计0.100％，Al：余量。
采用双级均匀化制度将铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在410℃的条件下保温8h，第二级均匀化处理是在48℃的条件下保温18h。
将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理是在494℃下保温24h，均匀化处理时的升温速率为40℃/min。
将二次均质铸棒进行扒皮处理，表层加工量为1-6mm，表面粗糙度Ra≤23，扒皮后铸棒直径为584-586mm。
将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为360℃，模具温度为400℃，挤压筒温度为410℃，铸棒加热梯度为15℃，挤压时采用液氮冷却模具，液氮出口压力为0.5Mpa，挤压型材出口速度为1.3m/min，挤压残余高度为60mm，挤压系数为23，挤压采用双孔模进行挤压，双模孔的布置呈背靠背中心对称结构，在双模孔的两端各设有导流槽，导流槽的深度为40mm，导流槽孔壁与挤压方向呈5°。
将挤压型材进行预拉伸，预拉伸的拉伸率为0.4％。
采用卧式淬火炉将预拉伸后的挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0h。
在固溶热处理后的2小时内对挤压型材进行拉伸矫直，拉伸矫直的拉伸率为2.5％，得到制品。
将制品置于室温下进行96小时自然时效，得到2024铝合金型材。
实施例3
本实施例提供一种2024铝合金型材，其是按照以下加工方法制得：
按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒，合金元素组成包括：Si：0.06％，Fe：0.10％，Cu：4.20％，Mn：0.60％，Mg：1.60％，Cr：0.015％，Zn：0.10％，Ti：0.03％，Zr：0.08％，其他：单个0.030％，合计0.100％，Al：余量。
采用双级均匀化制度将铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在420℃的条件下保温8h，第二级均匀化处理是在480℃的条件下保温18h。
将一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理是在497℃下保温24h，均匀化处理时的升温速率为38℃/min。
将二次均质铸棒进行扒皮处理，表层加工量为1-6mm，表面粗糙度Ra≤23，扒皮后铸棒直径为584-586mm。
将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为330℃，模具温度为380℃，挤压筒温度为390℃，铸棒加热梯度为15℃，挤压时采用液氮冷却模具，液氮出口压力为0.5Mpa，挤压型材出口速度为2.0m/min，挤压残余高度为60mm，挤压系数为23，挤压采用双孔模进行挤压，双模孔的布置呈背靠背中心对称结构，在双模孔的两端各设有导流槽，导流槽的深度为40mm，导流槽孔壁与挤压方向呈3°。
将挤压型材进行预拉伸，预拉伸的拉伸率为1.0％。
采用卧式淬火炉将预拉伸后的挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0h。
在固溶热处理后的2小时内对制品进行拉伸矫直，拉伸矫直的拉伸率为2.0％，得到制品。
将制品置于室温下进行96小时自然时效，得到2024铝合金型材。
对比例
对比例提供一种2024铝合金型材，其是按照以下加工方法制得：
按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒，合金元素组成包括：Cu：4％，Mn：0.5％，Mg：1.5％，Cr：0.10％，Zn：0.25％，Al：余量。
将铸棒进行均匀化处理得到均质铸棒，均匀化处理是在497℃下保温24h。
将均质铸棒进行扒皮处理。
将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材。
将挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0h。
在固溶热处理后的2小时内对制品进行拉伸矫直，拉伸矫直的拉伸率为2.0％，得到制品。
将制品置于室温下进行96小时自然时效，得到2024铝合金型材。
一、在实施例1加工2024铝合金型材时，对二次均匀化处理后的铸棒进行显微拍照，并对加工完成的2024铝合金型材进行低倍和高倍拍照，图1为二次均匀化处理后的铸棒的显微组织照片，图2和图3为2024铝合金挤压型材的低倍照片和高倍照片。
从图1中可以看出，二次均匀化的铸棒组织中的第二相尺寸、数量均减少，晶内偏析减少，晶内弥散相分布均匀，该铸棒组织为抑制型材粗晶提供了较优的原料。
从图2中可以看出，2024铝合金型材在碱液中侵蚀后，表面粗晶环较浅，型材角部位置粗晶环略深。
从图3中可以看出，2024铝合金型材粗晶环深度为2mm。
二、对实施例1-3和对比例的2024铝合金型材进行检测对比，检测结果列在表1中。
表1检测结果
通过上表可以看出，按照本发明实施例的加工方法得到的2024铝合金型材的各项性能指标均高于标准要求，粗晶环深度均小于3mm，抗拉强度大于502MPa，屈服强度大于476MPa，伸长率大于12％。
综上所述，本发明实施例的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法可有效抑制2024铝合金挤压型材粗晶环，最终制品的各项性能指标均高于标准要求；本发明实施例的铝合金型材的强度、韧性大幅提高，满足航空用铝合金要求。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，其包括以下步骤：
按照2024铝合金的合金元素组成配制原料，并熔炼、铸造成铸棒；
采用双级均匀化制度将所述铸棒进行第一次均匀化处理得到一次均质铸棒，第一级均匀化处理是在410-420℃的条件下保温6-8h，第二级均匀化处理是在480-490℃的条件下保温14-16h；
将所述一次均质铸棒再进行第二次均匀化处理得到二次均质铸棒，第二次均匀化处理是在493-498℃下保温20-24h；
将所述二次均质铸棒进行扒皮处理；
将扒皮后的铸棒进行挤压处理得到挤压型材，铸棒温度为335-375℃，模具温度为380-410℃，挤压筒温度为370-420℃；
将所述挤压型材进行预拉伸；
将预拉伸后的所述挤压型材进行固溶热处理，固溶热处理是在494±2.5℃的条件下保温2.0-2.5h；
在固溶热处理后的2小时内将所述挤压型材进行拉伸矫直，得到制品；
将所述制品进行自然时效，得到2024铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，按质量百分数计，所述2024合金铸棒的合金元素组成包括：Si：0.06％-0.12％，Fe：0.08％-0.15％，Cu：4.10％-4.70％，Mn：0.60％-0.80％，Mg：1.25％-1.60％，Cr：0.005％-0.010％，Zn：0.02％-0.10％，Ti：0.03％-0.07％，Zr：0.05％-0.10％，其他单个元素≤0.030％，其他杂质元素合计≤0.100％，Al：余量。
3.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，第二次均匀化处理时的升温速率为36-42℃/min。
4.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，扒皮处理时，表层加工量为1-6mm，表面粗糙度Ra≤23，扒皮后的铸棒直径为584-586mm。
5.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，挤压处理前，铸棒加热梯度为12-18℃；挤压时采用液氮冷却模具，液氮出口压力为0.5-0.6Mpa，挤压型材出口速度为0.9-2.1m/min，挤压残余高度为50-70mm，挤压系数为18-30。
6.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，所述挤压是采用双孔模进行挤压，双孔的布置呈背靠背中心对称结构。
7.根据权利要求6所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，所述双孔模的两端各设有导流槽，导流槽的深度为35-45mm，导流槽孔壁与挤压方向呈3°-5°。
8.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，固溶热处理时采用强制定型模具固定挤压型材。
9.根据权利要求1所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法，其特征在于，预拉伸的拉伸率为0.3％-1.0％；拉伸矫直的拉伸率为1.5％-3.0％。
10.一种铝合金型材，其特征在于，其是采用如权利要求1至9中任一项所述的用于抑制铝合金型材粗晶环的加工方法制得，所述铝合金型材用作航空翼肋角型材。
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Denomination of invention: The invention relates to a processing method for inhibiting coarse crystal ring of aluminum alloy profile and aluminum alloy profile

Effective date of registration: 20211117

Granted publication date: 20200821

Pledgee: Yantai Donghai aluminum foil Co.,Ltd.

Pledgor: Shandong Nanshan Aluminium Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980012518

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Date of cancellation: 20221031

Granted publication date: 20200821

Pledgee: Yantai Donghai aluminum foil Co.,Ltd.

Pledgor: Shandong Nanshan Aluminium Co.,Ltd.

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