CN110004386A - 一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法 - Google Patents

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    • B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting

Abstract

本发明是一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，属于金属材料工程领域。通过挤压与锻造的复合成形工艺，构建材料亚晶织构，提高其强韧性。本发明适用于含有Zn、Mg元素的7000系铝合金材料及含有Cu、Mg元素的2000系铝合金材料，包括下述步骤：(1)将喷射成形方法制成的合金锭扒皮后锻造成圆形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10；(2)将锻坯进行高温退火，退火温度不低于420℃；(3)将退火锻坯挤压成圆形或方形规则，挤压温度不低于390℃，挤压比不低于9。采用本发明生产的新型铝合金制品具有优异的强度及断裂韧性，其断裂韧度可提高一倍以上。

Description

一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法
所属领域
本发明是一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，属于金属材料工程领域。采用本发明生产的新型铝合金制品具有优异的强度及断裂韧性，其T-L向KⅠc可提高一倍以上。该材料制品可用于航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器等领域的结构零件。
背景技术
近年来，随着铝冶金装备技术及冶金学基础技术水平的提高，铝合金的发展趋势为高纯净、高性能及高合金化，600MPa级铝合金逐步实现工程化，发展采用粉末冶金技术制备的800MPa级的铝合金。本发明为一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，适用于喷射成形的7000系及2000系铝合金。采用快凝技术的喷射成形铝合金锭具有细小等轴晶的显微组织特征，工艺性能优良，材料基础塑性好，受装备能力限制现行工艺采用单一挤压工艺开坯，显微组织为细小等轴晶的材料难以形成亚晶织构，材料断裂韧度较低。本发明针对这一技术难题，采用挤-锻复合成型开坯工艺，配合中间高温退火，促使材料亚晶织构形成，从而提高材料断裂韧度。
发明内容
本发明目的是提供一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法。属于金属材料工程领域。
本发明的技术方案是一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：通过挤压与锻造的复合成形工艺，构建材料亚晶织构，提高其强韧性。
本发明是一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，适用于含有且不仅含有Zn、Mg等元素的7000系铝合金材料，可应用于制造轧制板材、模锻件、挤压型材。
优选地，具体步骤如下：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后锻造成圆形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10；
(2)将铝合金锻坯进行高温退火，退火温度不低于420℃；
(3)将退火后的铝合金锻坯挤压成圆柱或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不低于9。
优选地，包括下述步骤：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后挤压成圆柱形或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不高于10；
(2)将铝合金锭坯进行高温退火，退火温度不低于420℃；
(3)将退火后的铝合金锭坯锻造成圆柱形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10。
优选地，该方法包括下述步骤：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后挤压成圆柱形或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不高于10；
(2)将挤压后的铝合金锭坯锻造成圆柱形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10。
优选地，该方法包括下述步骤：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后锻造成圆柱形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10。
(2)将锻造后的铝合金锻坯挤压成圆柱形或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不低于9。
具体实施方式
以下实施例说明了该新型超高强高韧铝合金的制备过程及工艺控制，从而确保合金性能的稳定，以使其在航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器等领域更好的应用。
实施例1：
合金主成分控制在Zn7.6％～8.4％，Mg2.0％～2.6％,Cu 2.0％～2.6％，Zr0.04％～0.20％。合金锭制备采用快速凝固喷射成形的方法，工艺控制按7075等合金常规工艺进行，制备出φ500mm圆锭。
在加热炉内对合金锭进行均匀化处理，均匀化工艺分两阶段执行，第阶段均匀化温度为420℃，保温时间为6小时；第二阶段均匀化温度为470℃，保温时间36小时。
将均匀化后的合金锭扒皮后锻造成φ200mm圆锭，对圆锭进行高温退火，退火温度为420℃。
将退火后的圆锭锭扒皮后进行挤压，挤压温度440℃，挤压比为11.5。
锻坯固溶处理后淬火，固溶温度为470℃。
合金过时效工艺制度为：120℃/7h+160℃/8h。
实施例2：
合金主成分控制在Zn7.6％～8.4％，Mg2.0％～2.6％,Cu 2.0％～2.6％，Zr0.04％～0.20％。合金锭制备采用快速凝固喷射成形的方法，工艺控制按7075等合金常规工艺进行，制备出φ500mm圆锭。
在加热炉内对合金锭进行均匀化处理，均匀化工艺分两阶段执行，第阶段均匀化温度为420℃，保温时间为6小时；第二阶段均匀化温度为470℃，保温时间36小时。
将均匀化后的合金锭扒皮后挤压成φ200mm圆锭，挤压温度400℃，挤压比8；将铝合金锭坯进行高温退火，退火温度430℃；将退火后的铝合金锭坯锻造成方形锻坯，终锻温度400℃，锻比12。
锻坯固溶处理后淬火，固溶温度为470℃。
合金过时效工艺制度为：120℃/7h+160℃/8h。
实施例3：
合金主成分控制在Zn7.6％～8.4％，Mg2.0％～2.6％,Cu 2.0％～2.6％，Zr0.04％～0.20％。合金锭制备采用快速凝固喷射成形的方法，工艺控制按7075等合金常规工艺进行，制备出φ500mm圆锭。
在加热炉内对合金锭进行均匀化处理，均匀化工艺分两阶段执行，第阶段均匀化温度为420℃，保温时间为6小时；第二阶段均匀化温度为470℃，保温时间36小时。
将均匀化后的合金锭扒皮后挤压成φ200mm圆锭，挤压温度400℃，挤压比8；将挤压后的铝合金锭坯锻造成方形锻坯，终锻温度400℃，锻比13。
锻坯固溶处理后淬火，固溶温度为470℃。
合金过时效工艺制度为：120℃/7h+160℃/8h。
实施例4：
合金主成分控制在Zn7.6％～8.4％，Mg2.0％～2.6％,Cu 2.0％～2.6％，Zr0.04％～0.20％。合金锭制备采用快速凝固喷射成形的方法，工艺控制按7075等合金常规工艺进行，制备出φ500mm圆锭。
在加热炉内对合金锭进行均匀化处理，均匀化工艺分两阶段执行，第阶段均匀化温度为420℃，保温时间为6小时；第二阶段均匀化温度为470℃，保温时间36小时。
将均匀化后的合金锭扒皮后锻造成φ200mm圆锭，终锻温度400℃，挤压比8，锻比12；将锻造后的铝合金锻坯挤压成圆柱形，挤压温度419℃，挤压比10。
锻坯固溶处理后淬火，固溶温度为470℃。
合金过时效工艺制度为：120℃/7h+160℃/8h。
表1锻坯性能

Claims (6)

1.一种提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：所述方法适用于含有铝合金材料，通过挤压与锻造的复合成形工艺，获得铝合金材料亚晶织构。
2.根据权利要求1所述提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后锻造成圆形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10；
(2)将铝合金锻坯进行高温退火，退火温度不低于420℃；
(3)将退火后的铝合金锻坯挤压成圆柱或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不低于9。
3.根据权利要求1所述提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后挤压成圆柱形或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不高于10；
(2)将铝合金锭坯进行高温退火，退火温度不低于420℃；
(3)将退火后的铝合金锭坯锻造成圆柱形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10。
4.根据权利要求1所述提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后挤压成圆柱形或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不高于10；
(2)将挤压后的铝合金锭坯锻造成圆柱形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10。
5.根据权利要求1所述提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
(1)将喷射成形方法制成的铝合金锭扒皮后锻造成圆柱形或方形锻坯，终锻温度不低于380℃，锻比不低于10。
(2)将锻造后的铝合金锻坯挤压成圆柱形或方形，挤压温度不低于390℃，挤压比不低于9。
6.根据权利要求1-5任一所述提高喷射成形高强铝合金强韧性的方法，其特征在于：所述方法适用于含有Zn、Mg元素的7000系铝合金材料。
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