CN111360070B - 一种提高5xxx铝合金高温塑性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高5xxx铝合金高温塑性的方法，将5xxx铝合金板带放入左侧卷取机上，将带有5xxx铝合金板带的左侧卷取机放入左侧深冷处理装置，使板带温度降低到‑192℃～‑185℃；开启连轧机组氮气深冷喷枪，使连轧机组工作辊温度降低到‑100℃以下；开启左侧卷取机，控制5xxx铝合金板带通过连轧机组，各轧机道次轧制压下率为10‑20％，经过连轧机组后，总轧制压下率达到70‑90％；开启右侧卷取机，将轧制制备的5xxx铝合金板带卷曲，制备出具有高温高塑性变形能力的5xxx铝合金板带，将其加热到350‑450℃，进行超塑性变形，制备产品，超塑性变形应变速率为1.0E‑4至0.1s‑1之间。本发明制备的5xxx铝合金板带产品的高温延伸率超过传统冷轧产品延伸率50％以上，可以用于航空航天、汽车等工业产品制备。
Description
技术领域
本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种提高5xxx铝合金高温塑性的方法。
背景技术
不可热处理的锻造5xxx铝合金适用于汽车、飞机、船舶、建筑、化工和低温领域，这些领域要求材料具有良好的超塑性、特殊的强度重量比、优异的焊接性和耐腐蚀性。5XXX铝合金是为数不多的通过热机械处理工艺为工业应用而开发的细晶超塑性铝合金之一，被应用于各种超塑性成形技术，可用于生产复杂零件，而这些零件无法使用传统成形技术。
对于5xxx铝合金材料，通过降低晶粒尺寸能够提供其超塑性变形能力。等通道转角挤压、搅拌摩擦、高压扭转、累积叠轧、多次压缩和大扭转应变等大塑性变形技术是制造超细晶金属材料的有效方法。目前工业中应用最多的是板带产品，因此提高5xxx铝合金板带的高温超塑性变形能力非常有意义。然而现有的大塑性变形工艺不能够制备板带产品。
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提高5xxx铝合金高温塑性的方法，采用该方法制备的5xxx铝合金板带产品的高温延伸率超过传统冷轧产品延伸率50％以上，可以用于航空航天、汽车等工业产品制备。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种提高5xxx铝合金高温塑性的方法，包括：
第一步：以5xxx铝合金板带为原料，采用装置包括左侧卷取机、右侧卷取机以及位于左右侧卷取机之间的连轧机组，左侧卷取机配置左侧深冷处理装置，连轧机组配置连轧机组氮气深冷喷枪，将5xxx铝合金板带放入左侧卷取机上；
第二步：将带有5xxx铝合金板带的左侧卷取机放入左侧深冷处理装置，使板带温度降低到-192℃～-185℃；
第三步：开启连轧机组氮气深冷喷枪，使连轧机组工作辊温度降低到-150～-100℃；
第四步：开启左侧卷取机，控制5xxx铝合金板带通过连轧机组，各轧机道次轧制压下率为10-20％，经过连轧机组后，总轧制压下率达到70-90％；
第五步：开启右侧卷取机，将轧制制备的5xxx铝合金板带卷曲，制备出具有高温高塑性变形能力的5xxx铝合金板带；
第六步：将第五步所得5xxx铝合金板带加热到350-450℃，进行超塑性变形，制备产品，超塑性变形应变速率为1.0E-4至0.1s-1之间。
所述5xxx铝合金板带的原材料厚度为1-10mm。
与现有技术相比，本发明方法制备的5xxx铝合金高温塑性是传统冷轧5xxx铝合金高温塑性的2倍以上，因而该合金更适合于5xxx铝合金板材的超塑性成形。本发明目前适合于提高5xxx铝合金带材的高温塑性，利用其高温塑性变形能力实现超塑性成形。该技术在5xxx铝合金材料制备以及汽车工业、航空航天领域具有工业应用前景。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图，左侧虚线框中为5xxx铝合金板带制备过程，右侧虚线框中为超塑性成形过程。
图2是不同工艺制备的5083铝合金的高温塑性变形能力对比图。
图3是本发明实施例制备5083铝合金的断口SEM照片。
图4是室温冷轧制备5083铝合金的断口SEM照片。
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。
本发明一种提高5xxx铝合金高温塑性的方法，其主要原理是利用深冷轧制制备出超细晶5xxx铝合金带材，然后，利用超细晶在高温下发生晶界滑移实现5xxx铝合金带材超塑性变形。通过本工序，可提高5xxx铝合金材料的塑性变形能力，从而可以制备出更优异的超塑性变形能力的铝合金板带。
本发明的具体步骤如图1所示，包括：
第一步：以厚度为1-10mm的5xxx铝合金板带3为原料，采用的装置包括左侧卷取机2、右侧卷取机7以及位于左右侧卷取机之间的连轧机组6，左侧卷取机2配置左侧深冷处理装置1，连轧机组6配置连轧机组氮气深冷喷枪5。
第二步：将5xxx铝合金板带放入左侧卷取机2上；
第三步：开启左侧深冷处理装置1，深冷处理装置1是一个箱体，通过电源控制。将左侧卷取机2连同其上的5xxx铝合金板带3一起放入左侧深冷处理装置1，使板带温度降低到-192℃～-185℃；
第四步：开启连轧机组氮气深冷喷枪5，使连轧机组6的工作辊温度降低到-150～-100℃；
第五步：开启左侧卷取机2，在导辊4的作用下，让5xxx铝合金板带3通过连轧机组6，各轧机道次轧制压下率为10-20％，经过连轧机组6后，总轧制压下率达到70-90％；
第六步：开启右侧卷取机7，将轧制制备的5xxx铝合金板带卷曲，制备出具有高温高塑性变形能力的5xxx铝合金板带9；
第七步：将具有高温高塑性变形能力的5xxx铝合金板带9在加热炉8中加热到350-450℃，利用超塑性成形磨具11进行超塑性变形，制备得到超塑性成形的5xxx铝合金带材10，超塑性变形应变速率为1.0E-4至0.1s-1之间。
在本发明的一个具体实施例1中，原料选择厚度为4mm的5083铝合金板带，深冷处理装置1的冷却温度为-190℃，连轧机组工作辊温度降低到-110℃，连轧机组各轧机道次轧制压下率为15％，总轧制压下率达到90％，加热炉的加热温度为450℃，最终得到的产品超塑性变形应变速率为1.0E-3s-1。
图2所示为采用本发明方法制备的铝合金带材与其他工艺制备的铝合金带材产品的高温延伸率对比，可以看出，本发明可使5xxx铝合金的高温超塑性提升超过50％以上。
图3和图4所示为本实施例制备的产品与传统冷轧制备的产品的断口扫描照片，可以看出，本实施例制备的产品的空洞更多，说明其超塑性变形能力更大。
Claims (3)
1.一种提高5xxx铝合金高温塑性的方法，其特征在于，包括：
第一步：以5xxx铝合金板带为原料，采用装置包括左侧卷取机、右侧卷取机以及位于左右侧卷取机之间的连轧机组，左侧卷取机配置左侧深冷处理装置，连轧机组配置连轧机组氮气深冷喷枪，将5xxx铝合金板带放入左侧卷取机上；
第二步：将带有5xxx铝合金板带的左侧卷取机放入左侧深冷处理装置，使板带温度降低到-192℃～-185℃；
第三步：开启连轧机组氮气深冷喷枪，使连轧机组工作辊温度降低到-100℃以下；
第四步：开启左侧卷取机，控制5xxx铝合金板带通过连轧机组，各轧机道次轧制压下率为10-20％，经过连轧机组后，总轧制压下率达到70-90％；
第五步：开启右侧卷取机，将轧制制备的5xxx铝合金板带卷曲，制备出具有高温高塑性变形能力的5xxx铝合金板带；
第六步：将第五步所得5xxx铝合金板带加热到350-450℃，进行超塑性变形，制备产品，超塑性变形应变速率为1.0E-4至0.1s-1之间。
2.根据权利要求1所述提高5xxx铝合金高温塑性的方法，其特征在于，所述5xxx铝合金板带的原材料厚度为1-10mm。
3.根据权利要求1所述提高5xxx铝合金高温塑性的方法，其特征在于，所述第三步中，连轧机组工作辊温度降低到-150～-100℃。
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