CN112030084A - 一种提升5083 Al-Mg合金力学性能的方法 - Google Patents

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晋芳伟
谯辉
吉学英
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Abstract

本发明公开了一种提升5083Al‑Mg合金力学性能的方法，将5083Al‑Mg合金试样置于深冷容器中，用液氮浸泡深冷容器进行深冷处理，完成后空气中回温即可。其中，深冷处理温度为‑196℃，处理时间为12～24h。本发明方法可增强5083Al‑Mg合金结构的稳定性，提高其力学性能。

Description

一种提升5083 Al-Mg合金力学性能的方法
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种提升5083 Al-Mg合金力学性能的方法。
背景技术
Al-Mg合金自规模化生产问世以来，应用于各行各业，广泛应用于航空航海和机械制造业以及各类配件。尤其常作为军用铝合金出现在人们的视野中，由于其密度比纯铝的更小，材质更加轻盈，焊接性能和抗腐蚀性能稳定，常作为轮船军舰和飞机上的蒙皮。我国在Al-Mg合金材料的研究及其应用领域还处于初级阶段，作为目前应用范围最广的一类铝合金，如何改善其性能是研究者面临的一项重大挑战。目前国内外学者对铝镁合金的深冷处理研究还比较少。深冷处理铝镁合金的工艺研究还很不充分。为了提高铝镁合金的应用范围和广泛性，人们在不断的探索、寻找各种改善铝镁合金使用性能的处理方法。
深冷处理又称超低温(一般在-130℃以下)处理，是指将被处理对象置于特定的、可控的低温处理环境中，使材料的微观组织结构产生变化，从而改善材料性能的一种工艺方法。深冷处理作为改善材料组织及性能的重要处理工艺在传统钢铁材料中已得到了广泛的应用。在有色金属中也有相关的报道和研究，但是有关铝镁合金的深冷处理报道研究还比较少，尤其是对5083 Al-Mg合金的研究，国内外尚未见公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升5083 Al-Mg合金力学性能的方法，通过深冷处理，使得5083 Al-Mg合金晶粒细化、内部产生大量位错和晶粒向晶面偏转，大大增强了结构的稳定性，使5083 Al-Mg合金的力学性能得到提升。
为了达到上述技术目的，本发明具体通过以下技术方案实现：
一种提升5083 Al-Mg合金力学性能的方法，将5083 Al-Mg合金试样置于深冷容器中，用液氮浸泡深冷容器进行深冷处理，完成后空气中回温即可。
在本发明中，所述的深冷处理温度为-196℃，处理时间为12～24h。
本发明所述的力学性能包括硬度和抗拉强度。
本发明的机理：
经过本发明深冷处理的5083 Al-Mg合金组织中存在大量的较细小的亚晶，这是由于在深冷处理过程中激冷，在合金中产生了内应力，并产生应力集中，致使基体组织产生了亚晶，这些亚晶与位错相互作用，增强了结构的稳定性。
由于热胀冷缩的特性，当温度改变时，合金的体积发生改变，从而在合金中产生应力和相应的变形能。当合金从室温冷却至-196℃时，其中应力导致合金中产生大量位错，同时合金的内能升高，合金组织处于亚稳态，于是组织中沿位错线和晶界析出强化相。
另外，合金的某些晶粒发生了向晶面取向的偏转，这种变化影响了位错的运动，从而对力学性能产生影响。
本发明的有益效果为：
经过本发明方法处理后，5083 Al-Mg合金硬度和抗拉强度因深冷处理时间的增加以不同速率强度增长出现了不同程度的增强，对硬度改善较为明显，在最佳处理时间可提高其22.85HBS左右的硬度和19.1MPa的抗拉强度。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例
1实验方法
试样的具体标记方案为：分别制备7组拉伸试样，每组试样包括3根拉伸试样棒，其中一组拉伸实验棒不经过任何处理并标记为L0a、L0b、L0c。7组布氏硬度试样，每组1个试样，其中1组不做任何处理并标记为L0d。将拉伸试样、布氏硬度试样中剩余的6组试样按组号区分放置在液氮罐内的6个深冷容器内同时放置于液氮罐中完全浸泡，分别完全浸泡并保温4h，8h，12h，24h，72h，120h后逐一取出，放置直至所有试样；回温到室温后将其标记。
试样的具体标记方法为：大写L表示深冷处理，L之后的阿拉伯数字代表深冷处理的时间，其中0代表不经过任何实验处理的试样，数字后面的小写英文字母a、b、c分别代表同组3根拉伸试样的区分编号，英文字母d代表布氏硬度试样。例如深冷处理4h后的拉伸试样标记为L4a、L4b、L4c，深冷处理4h后的布氏硬度试样标记为L4d。深冷处理8h，12h，24h，72h，120h后的拉伸试样和布氏硬度试样以此方法类推标记。
试样的具体实验方案为：-196℃(液氮)+深冷处理(0h，4h，8h，12h，24h，72h，120h)+空气回温。将分别进行不同时间深冷处理后的拉伸试样、布氏硬度试样标记好之后与标记号未做任何实验处理的试样一起做力学性能、硬度对比实验并将各个编号的实验数据记录，分析实验得出结果。
2主要设备
深冷处理设备：储存型液氮罐，型号为：YDS-30-125。
3实验结果
表1深冷处理对5083Al-Mg合金力学性能的影响
Figure BDA0002670064150000041
Figure BDA0002670064150000051
表2深冷处理对5083Al-Mg合金硬度的影响
Figure BDA0002670064150000052
由表1和2可知：
(1)深冷处理0～24小时区间之内，5083Al-Mg合金的硬度和抗拉强度因深冷处理时间的增加会以不同速率强度增长出现不同程度的增强。5083Al-Mg合金的最佳深冷处理时间为12～24小时区间，在此区间之间硬度与抗拉强度都会各自有一个峰值，并且出现峰值的时间范围相近，在经过深冷处理120小时之后，硬度值将开始逐渐降低。
(2)深冷处理技术对5083Al-Mg合金的硬度改善较为明显，在最佳处理时间可提高其22.85HBS左右的硬度和19.1MPa的抗拉强度。通过试验数据分析发现，随着抗拉强度的增强，合金的硬度也会随之增强。在强度和硬度同时增强的时候，合金塑性会随之略微降低。
(3)5083Al-Mg合金在经过深冷处理之后，其断后伸长率和断面收缩率变化范围在1～5％之间波动，合金塑性趋于稳定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种提升5083Al-Mg合金力学性能的方法，其特征在于：
将5083Al-Mg合金试样置于深冷容器中，用液氮浸泡深冷容器进行深冷处理，完成后空气中回温即可。
2.根据权利要求1所述的一种提升5083Al-Mg合金力学性能的方法，其特征在于：所述的深冷处理温度为-196℃。
3.根据权利要求1所述的一种提升5083Al-Mg合金力学性能的方法，其特征在于：所述的深冷处理时间为12～24h。
4.根据权利要求1所述的一种提升5083Al-Mg合金力学性能的方法，其特征在于：力学性能包括硬度和抗拉强度。
5.根据权利要求4所述的一种提升5083Al-Mg合金力学性能的方法，其特征在于：硬度提高22.85HBS，抗拉强度提高19.1MPa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4662955A (en) * 1985-10-09 1987-05-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method of thermal strain hysteresis reduction in metal matrix composites
CN103421943A (zh) * 2013-07-23 2013-12-04 西南交通大学 提高5052铝合金搅拌摩擦焊接接头性能的处理工艺方法
CN103572180A (zh) * 2013-11-27 2014-02-12 葛鹏 一种6xxx铝合金焊接接头的强化新工艺
CN108796313A (zh) * 2018-05-24 2018-11-13 江苏大学 一种Al-Mg-Si系变形铝合金及其强韧化处理方法

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