CN113308653B - 一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法 - Google Patents

一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113308653B
CN113308653B CN202110582038.4A CN202110582038A CN113308653B CN 113308653 B CN113308653 B CN 113308653B CN 202110582038 A CN202110582038 A CN 202110582038A CN 113308653 B CN113308653 B CN 113308653B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
treatment
percent
carrying
lithium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110582038.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113308653A (zh
Inventor
苏枫
张保玲
张豪
张捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Haoran Spray Forming Alloy Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Haoran Spray Forming Alloy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Haoran Spray Forming Alloy Co ltd filed Critical Jiangsu Haoran Spray Forming Alloy Co ltd
Priority to CN202110582038.4A priority Critical patent/CN113308653B/zh
Publication of CN113308653A publication Critical patent/CN113308653A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113308653B publication Critical patent/CN113308653B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/18—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor

Abstract

本发明公开了一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法，主要制备步骤包括：①、第一次均匀化处理，在温度340‑355℃的条件下，保温10‑12h；②、第二次均匀化处理，在温度465‑475℃的条件下，保温22‑26h；③、热轧后进行固溶处理，固溶处理的温度为505‑515℃，保温10.5‑21.5h，保温结束后进行淬火处理；④、第一次时效处理，温度90℃～110℃，保温20h～24h；⑤、第二次时效处理，温度150℃～160℃，保温8～12h。本工艺方法通过引入双级均匀化处理，促进Al3Zr的析出，确实能有效抑制固溶处理过程中的再结晶过程，从而保留更多的变形组织，使得合金具有更高的强度和塑性。

Description

一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法。
背景技术
铝锂合金是近年来航空航天领域中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料，其不仅具有低密度、高比强度和高比模量的优点，同时还兼具低疲劳裂纹扩展速率、良好的高低温性能、耐蚀性及焊接性能等诸多优异性能，用其替代常规铝合金可使结构重量减轻10％-20％，刚度提高15％-20％，因此，被广泛认为是航空航天最理想的结构材料。
采用铝锂合金替代传统铝合金已成为现代航空航天装备优化结构减轻重量的重要途径，能够显著提高航空航天装备的使用性能。然而，我国铝锂合金研制及生产装备相对落后，高质量铝锂合金的生产能力不能满足我国相关型号装备的使用需求，高端铝锂合金主要依赖进口，严重制约了我国航空航天工业的发展。
传统熔炼铸造技术面临的宏观偏析严重、心部晶粒粗大、晶内元素固溶量低、晶界及枝晶臂处共晶相粗大等一系列问题，选择氩气保护熔炼获得冶金质量高的铝锂合金熔体，并采用先进的喷射沉积技术制备致密度高、氢含量低、成分均匀、无宏观偏析、晶粒细小均匀，晶界共晶相少且尺寸小、晶内元素固溶量高的大规格铝锂合金锭坯，开发一种新型喷射成形铝锂合金热处理工艺，通过引入双级均匀化处理，促进Al3Zr的析出，抑制固溶处理过程中的再结晶过程，从而保留更多的变形组织，使得合金具有更高的强度和塑性。通过冷变形处理，加速合金沉淀析出的速度，使合金发生显著的加工硬化，通过引入双时效工艺来消除合金中的残余应力并控制最终的析出相，使晶内的析出相均匀细小，晶界的析出相断续分布，从而提高合金的综合性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法。
一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法，铝锂合金的合金成分为：
Cu 3.2～4.2％，Li 1.0～1.3％，Mg 0.2～0.6％，Zr 0.05～0.15％，Ag 0.2～0.7％，Mn 0.1～0.5％，Zn 0.3～0.7％，Fe≤0.1％，Si≤0.07％,Ti≤0.1％，其它杂质单项≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al；
制备步骤包括：
①、第一次均匀化处理，在温度340-355℃的条件下，保温10-12h；
②、第二次均匀化处理，在温度465-475℃的条件下，保温22-26h；
③、热轧后进行固溶处理，固溶处理的温度为505-515℃，保温10.5-21.5h，保温结束后进行淬火处理；
④、第一次时效处理，温度90℃～110℃，保温20h～24h；
⑤、第二次时效处理，温度150℃～160℃，保温8～12h。
进一步的，步骤③中的淬火方式为水淬。
进一步的，包括所述步骤④与步骤⑤之间采取连续随炉升温的方式，在保温结束后，空冷至室温。
进一步的，步骤③之后进行冷拉伸变形处理，所述拉伸变形处理的变形量为4-7％。
进一步的，所述的拉伸变形处理所用的设备为拉伸机。
有益效果：
1、未经过均匀化处理的样品，经过固溶处理后，基体中发生了较大程度的再结晶，基本不存在变形拉长的晶粒。通过引入双级均匀化处理，促进Al3Zr的析出，确实能有效抑制固溶处理过程中的再结晶过程，从而保留更多的变形组织，使得合金具有更高的强度和塑性。
2、冷变形处理可以显著强化、加速固溶-淬火态2055铝合金的时效强化效应。
3、双时效工艺来消除合金中的残余应力并控制最终的析出相，使晶内的析出相均匀细小，晶界的析出相断续分布，从而提高合金的综合性能。
附图说明：
图1是实施例1-2与对比例之间的力学性能对比图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1：采用本发明所涉及的改善铝锂合金综合性能的方法，对合金成分及重量百分比为：主合金化元素Cu 3.9％，Li 1.2％，Mg 0.45％，Zr 0.12％，Ag 0.3％，Mn 0.3％，Zn 0.3％，余量为Al的喷射成形锭坯进行双级均匀化处理：一级均匀化温度为350℃，保温12h；二级均匀化处理温度470℃，保温24h。保温结束后，空冷至室温后，在450℃热轧成8mm左右的板材，然后进行固溶，固溶温度510℃，保温20h，保温结束后进行水淬。采用拉伸机进行变形，变形量6％，之后投入双级时效处理：一级时效温度135℃，保温22h，二级时效温度155℃，保温10h，一级和二级时效之间采取连续随炉升温。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理技术后，对材料进行拉伸试验，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如图1所示。
实施例2：利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金锭坯进行双级均匀化处理：一级均匀化温度为355℃，保温12h；二级均匀化处理温度460℃，保温26h。保温结束后，空冷至室温后，在450℃热轧成8mm左右的板材，然后进行固溶，固溶温度505℃，保温24h，保温结束后进行水淬。采用拉伸机进行变形，变形量4％。之后投入双级时效处理：一级时效温度130℃，保温24h，二级时效温度150℃，保温12h，一级和二级时效之间采取连续随炉升温。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理技术后，对材料进行拉伸试验，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如图1所示。
对比例1：利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金锭坯，在450℃热轧成8mm左右的板材，然后进行固溶，固溶温度510℃，保温20h，保温结束后进行水淬。采用拉伸机进行变形，变形量6％，之后投入双级时效处理：一级时效温度135℃，保温22h，二级时效温度155℃，保温10h，一级和二级时效之间采取连续随炉升温。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理技术后，对材料进行拉伸试验，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如图1所示。
对比例2：利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金锭坯进行单级均匀化处理：均匀化温度为475℃，保温24h，在450℃热轧成8mm左右的板材，然后进行固溶，固溶温度510℃，保温20h，保温结束后进行水淬。采用拉伸机进行变形，变形量6％，之后投入双级时效处理：一级时效温度135℃，保温22h，二级时效温度155℃，保温10h，一级和二级时效之间采取连续随炉升温。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理技术后，对材料进行拉伸试验，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如图1所示。
对比例3：利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金锭坯，进行双级均匀化处理：一级均匀化温度为350℃，保温12h；二级均匀化处理温度470℃，保温24h。保温结束后，空冷至室温后，在450℃热轧成8mm左右的板材，然后进行固溶，固溶温度510℃，保温20h，保温结束后进行水淬。然后进行双级时效处理：一级时效温度135℃，保温22h，二级时效温度155℃，保温10h，一级和二级时效之间采取连续随炉升温。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理技术后，对材料进行拉伸试验，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如图1所示。
对比例4：利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金锭坯，进行双级均匀化处理：一级均匀化温度为350℃，保温12h；二级均匀化处理温度470℃，保温24h。保温结束后，空冷至室温后，在450℃热轧成8mm左右的板材，然后进行固溶，固溶温度510℃，保温20h，保温结束后进行水淬。采用拉伸机进行变形，变形量6％，之后投入单级时效处理：时效温度170℃，保温28h。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理技术后，对材料进行拉伸试验，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率
对比实施例1和对比例1、2，可以发现通过本发明的均匀化方法处理后，合金的强度、延伸率获得显著提高，综合性能显著提升。对喷射锭坯进行双级均匀化处理，其目的是在于在低温均匀化时让Al3Zr形核析出，在高温均匀化时能快速长大，从而获得相比单级均匀化处理具有更加弥散的Al3Zr析出相。通过引入双级均匀化处理，促进Al3Zr的析出，确实能有效抑制固溶处理过程中的再结晶过程，从而保留更多的变形组织，使得合金具有更高的强度和塑性。
对比实施例1和对比例3，冷变形加速了合金沉淀析出的速度，合金发生了显著的加工硬化。
对比实施例1和对比例4，引入双时效工艺来消除合金中的残余应力并控制最终的析出相，使晶内的析出相均匀细小，晶界的析出相断续分布，从而提高合金的综合性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法，其特征在于，铝锂合金的合金成分为：
Cu 3.2～4.2％，Li 1.0～1.3％，Mg 0.2～0.6％，Zr 0.05～0.15％，Ag 0.2～0.7％，Mn 0.1～0.5％，Zn 0.3～0.7%，Fe≤0.1％，Si≤0.07％, Ti≤0.1％，其它杂质单项≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al；
对喷射成型锭坯进行如下制备步骤：
①、第一次均匀化处理，在温度340-355℃的条件下，保温10-12h；
②、第二次均匀化处理，在温度465-475℃的条件下，保温22-26h；
③、热轧后进行固溶处理，固溶处理的温度为505-515℃，保温10.5-21.5h，保温结束后进行淬火处理；
④、第一次时效处理，温度90℃～110℃，保温20h～24h；
⑤、第二次时效处理，温度150℃～160℃，保温8～12h；
步骤③之后进行冷拉伸变形处理，所述拉伸变形处理的变形量为4-7%。
2.如权利要求1所述的一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法，其特征在于，步骤③中的淬火方式为水淬。
3.如权利要求1所述的一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法，其特征在于，包括所述步骤④与步骤⑤之间采取连续随炉升温的方式，在保温结束后，空冷至室温。
4.如权利要求1所述的一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法，其特征在于，所述的拉伸变形处理所用的设备为拉伸机。
CN202110582038.4A 2021-05-27 2021-05-27 一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法 Active CN113308653B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110582038.4A CN113308653B (zh) 2021-05-27 2021-05-27 一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110582038.4A CN113308653B (zh) 2021-05-27 2021-05-27 一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113308653A CN113308653A (zh) 2021-08-27
CN113308653B true CN113308653B (zh) 2022-11-29

Family

ID=77375267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110582038.4A Active CN113308653B (zh) 2021-05-27 2021-05-27 一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113308653B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113981341B (zh) * 2021-11-05 2022-04-26 西南铝业（集团）有限责任公司 一种高强高韧耐腐蚀2196-t8511铝锂合金挤压型材及其生产工艺
CN114134376A (zh) * 2021-12-08 2022-03-04 无锡市世达精密焊管制造有限公司 一种Mg-Cu铝合金及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102634707B (zh) * 2012-05-10 2014-08-20 中南大学 一种超高强铝锂合金及热处理工艺
CN105755409B (zh) * 2014-12-15 2018-03-09 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种改善铝锂合金薄板耐损伤性能的热处理方法
CN106591650B (zh) * 2016-12-07 2018-08-03 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种改善铝锂合金抗应力腐蚀性能的方法
CN106521270B (zh) * 2016-12-07 2018-08-03 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种改善铝锂合金耐腐蚀性能的热处理工艺
CN106702237A (zh) * 2016-12-20 2017-05-24 江苏豪然喷射成形合金有限公司 一种铝锂合金的喷射成形方法
CN111020322A (zh) * 2019-12-10 2020-04-17 江苏豪然喷射成形合金有限公司 一种高强高韧航天用铝锂合金板材及制造方法
CN111945046A (zh) * 2020-06-22 2020-11-17 浙江华远汽车零部件有限公司 一种紧固件用高强度铝合金及其加工工艺
CN112410691B (zh) * 2020-11-10 2021-12-24 中国航发北京航空材料研究院 一种铝锂合金材料退火工艺
CN112831736A (zh) * 2020-12-28 2021-05-25 西南铝业（集团）有限责任公司 一种铝锂合金的双级均匀化退火工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN113308653A (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021008428A1 (zh) 一种超高强铝锂合金及其制备方法
CN101935786B (zh) 5052铝合金的稳定化处理方法
JP2020500108A (ja) 連続鋳造鋼片により製造された厚さが最大で１７７．８ｍｍであるギアラック鋼板及びその製造方法
CN108823440B (zh) 一种亚共晶铝硅合金板坯的制备方法及应用
CN113308653B (zh) 一种基于喷射成形的铝锂合金热处理制备方法
CN112410691B (zh) 一种铝锂合金材料退火工艺
CN105039817B (zh) 一种多元耐热镁合金的制备方法及多元耐热镁合金
CN114381641B (zh) 一种新型高强塑性低稀土含量Mg-Al-Zn-RE合金及其制备方法
CN113444940A (zh) 一种高强高韧耐蚀7055铝合金中厚板材的制备方法
CN112626386B (zh) 一种高强耐蚀的Al-Mg-Si-Cu系铝合金及其制备方法和应用
CN110952005B (zh) 一种快速挤压高性能变形铝合金及其制备方法
WO2020048539A1 (zh) 一种提高aq80m镁合金强度和应变疲劳寿命的方法
CN110423966A (zh) 一种提高铝锂合金产品综合性能的制备工艺
CN113718096A (zh) 一种高综合性能铝锂合金板材的制备工艺
CN109680194B (zh) 一种Mg-Zn-Sn-Mn合金的高强度挤压型材制备方法
JP3022922B2 (ja) 冷間圧延特性を改良した板またはストリップ材の製造方法
CN114540649A (zh) 高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法
CN103659181A (zh) 铝合金槽型件的制备工艺
CN109136688A (zh) 一种装甲车用铝合金板材的制造方法
CN115874093B (zh) 一种700MPa级Al-Zn-Mg-Cu系铝合金挤压材及其制备方法
CN112725668A (zh) 一种消除粗晶环的6061铝合金棒材生产方法
CN110238229B (zh) 一种铝合金板材的制造方法
CN115747535B (zh) 一种提升6016汽车冲压板包边性能的制造方法
KR102494830B1 (ko) 다단 시효처리를 이용한 Al-Li 합금의 제조방법
JPS5953347B2 (ja) 航空機ストリンガ−素材の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant