CN112207146A - 铝合金板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金板材的制备方法，方法的步骤中包括：S1：获得铸锭；S2：对铸锭进行均匀化加热，使得整块铸锭的温度偏差小于5℃；S3：对经过S2处理后的铸锭进行轧制，得到所需厚度的板材；S4：对板材进行退火，使板材内部的组织大小取向一致。本发明控制铝合金材料在加工过程中产生的内部的压应力、变形均匀板材各点应力值接近偏差小，以满足高端装备生产时对铝合金板材的需求。

Description

铝合金板材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金板材的制备方法。
背景技术
目前，铝合金在工业中的应用逐年增加，但成品质量参差不齐。但是高端铝合金材料方面主要靠进口，生产出高质量的铝合金板材成为当务之急。随着科学技术的不断进步发展，铝合金型材不断向着大型化、整体化、组织性能的均匀化与优质化方向发展。因此制备高性能铝合金成为人们关注的热点。
传统工艺缺点：铸锭组织成分复杂，第二相分布不均匀，铸锭内晶粒大小不一，导致铸锭内部宏观应力偏大。晶内的偏析导致晶内微观应力的存在，给后续加工产品遗传产生加大影响。铝合金材料在生产加工过程中，铸造时存在铸造的宏观应力以及晶内和晶间偏析产生的内应力，铸锭时的内部应力交错分布，铝合金材料中的内应力比较大；生产出来的铝合金板材由于原始基因的遗传，在压力加工中轧制的均匀性很难控制，导致铸锭在轧制过程中变形不均匀、温度不均匀，导致铝合金板材产品的内在应力很大，产品在后续机械加工时应力释放导致材料的变形量很大、精度差，无法满足在半导体设备、医疗机械设备、电子仪器等高端设备上应用。应力还会引起铝合金材料的应力腐蚀开裂、疲劳性能降低等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种铝合金板材的制备方法，它控制铝合金材料在加工过程中产生的内部的压应力、变形均匀板材各点应力值接近偏差小，以满足高端装备生产时对铝合金板材的需求。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种铝合金板材的制备方法，方法的步骤中包括：
S1：获得铸锭；
S2：对铸锭进行均匀化加热，使得整块铸锭的温度偏差小于5℃；
S3：对经过S2处理后的铸锭进行轧制，得到所需厚度的板材；
S4：对板材进行退火，使板材内部的组织大小取向一致。
进一步，在步骤S3中，在轧制过程中，使铸锭在长度方向上延伸一致，同时在横向不同点沿长度方向延伸一致以及压缩变形量一致。
进一步，步骤S2中，均匀加热至轧制温度480±5℃。
进一步，步骤S4中，退火参数为：温度320℃下保温12小时。
进一步，步骤S3中，轧制为多道轧制。
进一步，在轧制过程中，设有多组由至少两道轧制构成的等轧制力轧制组。
进一步，在轧制过程中，最后5道轧制为等加工率和等轧制力轧制。
进一步，在轧制过程中，轧制参数如下：
第一道轧制：轧制前厚490mm，轧制后厚470mm，压下量为20mm，加工率为4%，轧制力为1200吨，轧制速度为90m/min；
第二道轧制：轧制前厚470mm，轧制后厚450mm，压下量为20mm，加工率为4%，轧制力为1200吨，轧制速度为90m/min；
第三道轧制：轧制前厚450mm，轧制后厚425mm，压下量为25mm，加工率为6%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第四道轧制：轧制前厚425mm，轧制后厚395mm，压下量为30mm，加工率为7%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第五道轧制：轧制前厚395mm，轧制后厚355mm，压下量为40mm，加工率为10%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第六道轧制：轧制前厚355mm，轧制后厚315mm，压下量为40mm，加工率为11%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第七道轧制：轧制前厚315mm，轧制后厚270mm，压下量为45mm，加工率为14%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第八道轧制：轧制前厚270mm，轧制后厚225mm，压下量为45mm，加工率为17%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第九道轧制：轧制前厚225mm，轧制后厚180mm，压下量为45mm，加工率为20%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第十道轧制：轧制前厚180mm，轧制后厚138mm，压下量为42mm，加工率为23%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第十一道轧制：轧制前厚138mm，轧制后厚110mm，压下量为28mm，加工率为20%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第十二道轧制：轧制前厚110mm，轧制后厚78mm，压下量为32mm，加工率为29%，轧制力为1200吨，轧制速度为120m/min；
第十三道轧制：轧制前厚78mm，轧制后厚60mm，压下量为18mm，加工率为23%，轧制力为1200吨，轧制速度为120m/min；
第十四道轧制：轧制前厚60mm，轧制后厚50.5mm，压下量为9.5mm，加工率为16%，轧制力为1200吨，轧制速度为120m/min；
第十五道轧制：轧制前厚50.5mm，轧制后厚42mm，压下量为8.5mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十六道轧制：轧制前厚42mm，轧制后厚35mm，压下量为7mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十七道轧制：轧制前厚35mm，轧制后厚29mm，压下量为6mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十八道轧制：轧制前厚29mm，轧制后厚24mm，压下量为5mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十九道轧制：轧制前厚24mm，轧制后厚20mm，压下量为4mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min。
采用了上述技术方案，通过铸造、均热、高温退火等工艺，解决组织内部应力分配不均匀问题；通过热轧工艺道次合理分配、轧辊凸度的优化，解决金属流动均匀性问题，同时，使同板差达到最小。
附图说明
图1为本发明的对比例的材料的晶粒组织图；
图2为本发明的实施例的材料的晶粒组织图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
对比例一
1、在获得低残余应力铸锭后，进行均匀化加热达到轧制条件，铸锭的温度不允许存在明显的温度梯度（温度误差小于5℃）。
2、合理的轧制工艺非常重要，轧制工艺不合理，轧制压下过大，就会导致金属流动不一致，合理的轧制工艺，控制轧辊扰度温度梯度差过大后，轧制压力加工中金属的流动不均匀，板材的压缩变形不均匀，导致轧制板材横向上存在应力。在大轧制力作用下，轧辊也出现扰度，所以板材组织随轧辊扰度方向流动，导致板材内部组织不均匀性。轧制工艺如下表：
表1 轧制工艺表
道次 轧前厚mm 轧后厚mm 压下量mm 加工率/% 轧制力/吨 轧制速度m/min
1 490 475 15 3% 1200 90
2 475 455 20 4% 1300 90
3 455 430 25 5% 1450 120
4 430 400 30 7% 1500 120
5 400 360 40 10% 1550 120
6 360 320 40 11% 1600 120
7 320 280 40 13% 1600 120
8 280 240 40 14% 1650 120
9 240 200 40 17% 1700 120
10 200 160 40 20% 1730 120
11 160 132 28 18% 1660 120
12 132 106 26 20% 1200 120
13 106 85 21 20% 1500 120
14 85 63 22 26% 1400 120
15 63 43 20 32% 1320 120
16 43 30 13 30% 1280 120
17 30 20 10 33% 1240 120
板材的内部应力分布不均匀，在后续的热处理，板材始终存在应力差。
3、高温退火:在320℃，保温12小时，高温退火后，板材在应力检测锯切后的变形量很大，变形量达到了14.92mm，说明内部应力过大。材料的晶粒组织如图1所示。
实施例一
1、在获得低残余应力铸锭后，进行均匀化加热达到轧制条件，铸锭的温度不允许存在明显的温度梯度（温度误差小于5℃）。
2、采用特殊的轧制工艺，等压下、等轧制力、水平辊型扰度，在轧制过程中，使铸锭在长度方向上延伸一致，同时在横向不同点沿长度方向延伸一致压缩变形量一致，降低了在轧制过程中不均匀而导致压应力不一致，后工序不能消除或消除后不一致，导致板材内部板材应力的不一致。在合理的轧制工艺，控制好轧辊扰度，使铸锭组织均匀的流流动，获得均匀的轧制变形组织，轧制压力加工中，不均匀而产生的应力就会大大减少。调整轧制工艺，调整等轧制力轧制，最后5道次为等加工率轧制，等轧制力轧制，轧制参数间下表：
表2 轧制工艺表
道次 轧前厚mm 轧后厚mm 压下量mm 加工率/% 轧制力/吨 轧制速度m/min
1 490 470 20 4% 1200 90
2 470 450 20 4% 1200 90
3 450 425 25 6% 1600 120
4 425 395 30 7% 1600 120
5 395 355 40 10% 1600 120
6 355 315 40 11% 1600 120
7 315 270 45 14% 1600 120
8 270 225 45 17% 1600 120
9 225 180 45 20% 1600 120
10 180 138 42 23% 1600 120
11 138 110 28 20% 1600 120
12 110 78 32 29% 1200 120
13 78 60 18 23% 1200 120
14 60 50.5 9.5 16% 1200 120
15 50.5 42 8.5 17% 1000 120
16 42 35 7 17% 1000 120
17 35 29 6 17% 1000 120
18 29 24 5 17% 1000 120
19 24 20 4 17% 1000 120
最后5道次轧制误差小于50吨。
在板材横向上边形压力差小，组织变形均匀，晶粒回复均匀。板材内产生的残余应力低。
3、高温退火：板材在320℃，保温12小时。高温退火降低轧制产生的残余应力。
材料的晶粒组织如图2所示，由此可知，本实施例制备得到的材料的晶粒组织更加均匀，锯切后的变形量更小，说明板材内部的残余应力更低。
本实施例的制备方法较好地解决了现有5052热轧板材锯切后容易发生变形问题。并且制备工艺不需对现有生产线做较大调整，产品质量稳定，在精密机械加工上完全可替代国外进口同类材料。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (8)

1.一种铝合金板材的制备方法，其特征在于，方法的步骤中包括：
S1：获得铸锭；
S2：对铸锭进行均匀化加热，使得整块铸锭的温度偏差小于5℃；
S3：对经过S2处理后的铸锭进行轧制，得到所需厚度的板材；
S4：对板材进行退火，使板材内部的组织大小取向一致。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在步骤S3中，在轧制过程中，使铸锭在长度方向上延伸一致，同时在横向不同点沿长度方向延伸一致以及压缩变形量一致。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤S2中，均匀加热至轧制温度480±5℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤S4中，退火参数为：温度320℃下保温12小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤S3中，轧制为多道轧制。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
在轧制过程中，设有多组由至少两道轧制构成的等轧制力轧制组。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
在轧制过程中，最后5道轧制为等加工率和等轧制力轧制。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
在轧制过程中，轧制参数如下：
第一道轧制：轧制前厚490mm，轧制后厚470mm，压下量为20mm，加工率为4%，轧制力为1200吨，轧制速度为90m/min；
第二道轧制：轧制前厚470mm，轧制后厚450mm，压下量为20mm，加工率为4%，轧制力为1200吨，轧制速度为90m/min；
第三道轧制：轧制前厚450mm，轧制后厚425mm，压下量为25mm，加工率为6%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第四道轧制：轧制前厚425mm，轧制后厚395mm，压下量为30mm，加工率为7%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第五道轧制：轧制前厚395mm，轧制后厚355mm，压下量为40mm，加工率为10%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第六道轧制：轧制前厚355mm，轧制后厚315mm，压下量为40mm，加工率为11%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第七道轧制：轧制前厚315mm，轧制后厚270mm，压下量为45mm，加工率为14%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第八道轧制：轧制前厚270mm，轧制后厚225mm，压下量为45mm，加工率为17%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第九道轧制：轧制前厚225mm，轧制后厚180mm，压下量为45mm，加工率为20%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第十道轧制：轧制前厚180mm，轧制后厚138mm，压下量为42mm，加工率为23%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第十一道轧制：轧制前厚138mm，轧制后厚110mm，压下量为28mm，加工率为20%，轧制力为1600吨，轧制速度为120m/min；
第十二道轧制：轧制前厚110mm，轧制后厚78mm，压下量为32mm，加工率为29%，轧制力为1200吨，轧制速度为120m/min；
第十三道轧制：轧制前厚78mm，轧制后厚60mm，压下量为18mm，加工率为23%，轧制力为1200吨，轧制速度为120m/min；
第十四道轧制：轧制前厚60mm，轧制后厚50.5mm，压下量为9.5mm，加工率为16%，轧制力为1200吨，轧制速度为120m/min；
第十五道轧制：轧制前厚50.5mm，轧制后厚42mm，压下量为8.5mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十六道轧制：轧制前厚42mm，轧制后厚35mm，压下量为7mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十七道轧制：轧制前厚35mm，轧制后厚29mm，压下量为6mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十八道轧制：轧制前厚29mm，轧制后厚24mm，压下量为5mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min；
第十九道轧制：轧制前厚24mm，轧制后厚20mm，压下量为4mm，加工率为17%，轧制力为1000吨，轧制速度为120m/min。
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