CN114908264B - 一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法 - Google Patents

一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，包括有以下步骤：根据配料将合金元素进行熔炼、铸造；将铸造好的铸锭进行均热处理，冷却后对铸锭进行锯切车皮；然后对铸锭进行预热、挤压以及固溶淬火；所述2219铝合金的组分质量百分比为：Cu：5.8‑6.8%，Mn：0.30~0.40%，V：0.05~0.15%，Ti：0.02~0.10%，Zr：0.20~0.25%，Si：≤0.2%，Fe：≤0.3%，Mg：≤0.02%，Zn：≤0.10%，其余为Al及不可避免的杂质元素；熔炼过程中先加入部分铝锭和/或返回料，待铝锭和/或返回料熔化后再加入中间合金，搅拌待合金完全熔化后升温至780~850℃，保温10~30min，保温结束后加入剩余的铝锭和/或返回料，并将温度降至720~760℃；均热处理的温度为300~350℃。本发明的制备方法，能够有效地消除2219铝合金挤压棒材粗晶环。

Description

一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法。
背景技术
2219铝合金是Al-Cu-Mn系可热处理强化铝合金，具有比强度高、耐热、焊接性能好、断裂韧性高等特点，尤其是其热处理态具有很高的抗应力腐蚀开裂能力，基于此，2219铝合金被广泛用于航空航天结构件。
2219铝合金挤压棒存在一个很大的缺陷，就是大尺寸的挤压粗晶环。在GB/T3191《铝及铝合金挤压棒材》所有版次及GJB 2054-1994《航空航天用铝合金棒材规范》均无2219合金粗晶环深度规定。2219铝合金Cu含量较高，虽然不同规格挤压棒或挤压比产生的粗晶环深度不同，但2219铝合金相比其他铝合金更容易产生粗晶环，且尺寸更深。在后续的加工中很难完全消除，导致最终产品质量不均匀、表里色差，严重的还会在后续加工各种发生成品开裂报废的情况。
另外，作为2219锻件坯料，挤压棒相比铸锭存在两大优势：第一，帮助锻件提前验证坯料内部冶金质量，为后续进一步加工提供性能依据；第二，帮助锻件提前优化组织结构，降低锻件缺陷风险，从而减少锻造加工量降低成本。但是大尺寸的挤压粗晶环导致很多锻造加工企业排除了选择2219挤压棒作为锻件坯料的可能，严重制约了2219挤压棒的产品结构。
目前工业化生产的2219铝合金棒材挤压方法，主要包括以下步骤：配料、熔炼、铸造、均热处理、锯切车皮、铸锭预热、挤压固溶淬火等。
现有的2219铝合金挤压棒材的制备方法存在以下技术缺点：一是，在日常工业生产中，铸锭质量不稳定，尤其是2219高Cu合金各元素成分存在较大的宏观偏析，同时芯表晶粒度存在较大差异，导致挤压棒整体成分及质量不均匀，从而严重影响后续的成品加工质量；二是，在常规2219铝合金挤压棒材生产中，由于不均匀变形会造成棒材周边位置和中心位置的金属畸变储能的差异，导致合金开始再结晶温度不同，而合金在开始再结晶温度较低的部位优先再结晶，再结晶晶粒长大，形成粗晶组织缺陷。而粗晶环深度超出锻件加工余量的会在锻件表面形成粗晶层，产生分层色差，严重的还会造成锻件表面开裂，很大程度的影响锻件质量。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，通过开发特定的生产工艺能够有效消除2219合金挤压棒粗晶环。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，所述方法包括有以下步骤：
根据配料将合金元素进行熔炼、铸造；
将铸造好的铸锭进行均热处理，冷却后对铸锭进行锯切车皮；
然后对铸锭进行预热、挤压以及固溶淬火；
所述2219铝合金的组分质量百分比为：Cu：5.8-6.8％，Mn：0.30～0.40％，V：0.05～0.15％，Ti：0.02～0.10％，Zr：0.20～0.25％，Si：≤0.2％，Fe：≤0.3％，Mg：≤0.02％，Zn：≤0.10％，其余为Al及不可避免的杂质元素；
熔炼过程中先加入部分铝锭和/或返回料，待铝锭和/或返回料熔化后再加入中间合金，搅拌待合金完全熔化后升温至780～850℃，保温10～30min，保温结束后加入剩余的铝锭和/或返回料，并将温度降至720～760℃；
所述均热处理的温度为300～350℃。
可选的，所述中间合金包含有Cu、Mn、V、Zr元素。
可选的，所述均热处理的保温时间为8～42h；升温速率为40-60℃/h。
可选的，先加入的铝锭和/或返回料的量占总共加入的铝锭和/或返回料的量的40％～60％。
可选的，所述铸造采用直冷式半连续铸造工艺，冷却水流量为15～30m3/h。
可选的，所述铸造过程中不使用牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型。
可选的，所述均热处理冷却后对铸锭进行锯切头尾、车除偏析层。
可选的，对锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃。
可选的，所述挤压中，挤压速度为0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000031
Figure GDA0003816862260000032
挤压棒经在线水雾冷却。
可选的，将挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
本发明是为了解决传统工业2219铝合金挤压棒材生产制备过程中工艺的不足而开发的，通过理论研究，充分利用抑制再结晶的微量元素化合物粒子的析出特性，结合相关熔铸、均热及挤压工艺和设备，开发出的一种有效消除2219合金挤压棒材粗晶环的方法，实质上也是一种2219铝合金挤压棒材的制备方法，其目的是有效消除2219铝合金挤压棒材粗晶环，以降低后续产品机加工余量及表面缺陷风险，从而大大降低生产成本，并有效扩大2219铝合金挤压棒的应用领域。
为达到上述目的及效果，本发明提出一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，通过优化2219合金成分，优化熔炼、铸造及均热工艺，调控微量元素化合物粒子分布及成分偏析，通过开发特定的挤压生产工艺有效消除2219合金挤压棒粗晶环。
一是，本发明通过采用微量元素中间合金高温熔炼及冲温工艺，熔炼过程中先加入部分铝锭和/或返回料，待铝锭和/或返回料熔化后再加入中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至780～850℃，保温10～30min，保温结束后加入剩余的铝锭和/或返回料，最后将温度降至720～760℃。本发明在熔炼过程中先加入部分铝锭和/或返回料，待铝锭和/或返回料熔化后再加入中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至780～850℃，保温10～30min，保温结束后加入剩余的铝锭和/或返回料，以实现一种高温冲温工艺，该高温冲温工艺能有效将V、Mn、Zr等元素形成粗大的难溶硬质相充分溶解，使2219铝合金整体成分更为均匀，避免这些抑制再结晶元素在局部产生偏聚，造成组织不连续诱发后续铸造或变形裂纹。
同时，结合微量元素化合物粒子分布调控工艺。在强冷却环境完成铸造后，铸锭内部存在大量的非平衡凝固相，常规的工业生产一般使用高温长时均热工艺以确保低熔点非平衡相充分溶解，但是高温长时均热工艺也存在自身的不足。本发明采用低温均热处理的方式来实现微量元素化合物粒子分布调控。首先，对于2219铝合金来说，采用低温去应力的处理将比传统的均匀化处理更加有益，低温均匀化保温处理对铝合金Al3Zr粒子的析出和分布有显著的影响，当温度较高时，如超过400℃时，析出的Al3Zr粒子尺寸较大，分布也较为稀疏。其次，当温度为300～350℃，Al3Zr粒子最为细小弥散，能够有效钉扎再结晶晶界的迁移，降低合金的再结晶分数。第三，Al3Zr粒子的析出数量随Zr浓度的增加而增加，高Zr浓度(如≥0.2％)时合金的Zener钉扎力最大，对再结晶的抑制效果最好。因此，采用300～350℃的均热温度，并结合一定浓度Zr的高温冲温工艺，能够很好的调控Mn、V、Zr元素化合物的尺寸及分布，有效的抑制大规格2219铝合金挤压棒粗晶环。
一定浓度的Mn、Zr元素成分设计、微量元素中间合金高温熔炼及冲温工艺及微量元素化合物粒子分布调控工艺，共同实施，使2219铝合金整体成分更为均匀，避免抑制再结晶元素在局部产生偏聚，能够很好的调控Mn、V、Zr元素化合物的尺寸及分布，有效的抑制大规格2219铝合金挤压棒粗晶环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的制备方法，能够有效地消除2219铝合金挤压棒材粗晶环，保证棒材质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为实施例1所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像；
图2为实施例2所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像；
图3为实施例3所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像；
图4为对比例1所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像；
图5为对比例2所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像；
图6为对比例3所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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作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。
本发明主要针对现有技术中的2219铝合金挤压棒材在生产制备时会产生粗晶环的缺陷，来提供一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，通过开发特定的生产工艺能够有效消除2219合金挤压棒粗晶环，也即提供一种2219铝合金挤压棒材的制备方法，通过该方法制备的2219铝合金挤压棒材不具有粗晶环，从而能够保证产品质量。
为达到上述目的，本发明优选的实施例提供一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，该方法主要包括以下步骤：
S1配料：根据合金组分及质量百分比，配备铝合金组分材料，其中铝合金组分质量百分比为：Cu：5.8-6.8％，Mn：0.30～0.40％，V：0.05～0.15％，Ti：0.02～0.10％，Zr：0.20～0.25％，Si：≤0.2％，Fe：≤0.3％，Mg：≤0.02％，Zn：≤0.10％，其余为Al及不可避免的杂质元素，且每种不可避免的杂质元素均≤0.05％，不可避免的杂质元素的总量≤0.15％；
S2熔炼、铸造：根据上述2219铝合金成分进行配料，在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭和/或返回料，熔化后加入包括有Cu、Mn、V、Zr等元素的中间合金，以及其他中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至780～850℃，保温10～30min；保温结束后加入剩余的铝锭和/或返回料将温度充降至720～760℃，后经炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，并采用直冷式半连续铸造进行生产，冷却水流量为15～30m3/h，铸造过程中不使用刮水环等牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型，铸造出晶粒度≤3级(按照GB/T3246.2-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分:低倍组织检验方法》判定)的
Figure GDA0003816862260000061
规格圆锭；
S3均热处理：将制得的铝合金铸锭在300～350℃温度范围进行均热处理保温8～42h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：均热处理保温完成后冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层；
S5预热：对锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将预热好的铸锭进行挤压，挤压速度为0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000063
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，2219铝合金挤压棒材可进行锯切、取样及检测。
下面以更为具体的实施示例和对比例来展示、说明本发明及其效果。
实施例1
S1配料：2219铝合金铸锭成分按表1中编号1-1进行设计及配料；
S2熔炼、铸造：按照步骤S1设计的2219铝合金进行投炉，首先将熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭和返回料，熔化后加入包含有Cu、Mn、V、Zr等元素的中间合金，以及其他中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至780～800℃，保温10～30min；保温结束后加入剩余的铝锭和返回料将温度降至720～760℃；其次进行炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，采用冷却水流量15-30m3/h的直冷式半连续铸造进行铸造，铸造出
Figure GDA0003816862260000062
规格圆锭，其中，铸造过程中不使用刮水环等牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型，铸造出晶粒度≤3级(按照GB/T 3246.2-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分:低倍组织检验方法》判定)的圆锭；
S3均热处理：将步骤S2制得的铝合金铸锭在300～320℃温度范围进行均热处理保温10-12h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：将步骤S3均热处理保温完成后的铝合金铸锭进行冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层，锭坯经低倍组织检测，晶粒度≤3级；
S5预热：对步骤S4锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将步骤S5预热好的铸锭进行挤压，挤压速度控制在0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000071
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将步骤S6挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，将该2219铝合金挤压棒材进行锯切、取样及低倍组织检测，检测结果见表2中编号A。
实施例2
S1配料：2219铝合金铸锭成分按表1中编号1-1进行设计及配料；
S2熔炼、铸造：按照步骤S1设计的2219铝合金进行投炉，首先将熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭和返回料，熔化后加入包含有Cu、Mn、V、Zr等元素的中间合金，以及其他中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至800～820℃，保温10～30min；保温结束后加入剩余的铝锭和返回料将温度降至720～760℃；其次进行炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，采用冷却水流量15-30m3/h的直冷式半连续铸造进行铸造，铸造出
Figure GDA0003816862260000072
规格圆锭，其中，铸造过程中不使用刮水环等牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型，铸造出晶粒度≤3级(按照GB/T 3246.2-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分:低倍组织检验方法》判定)的圆锭；
S3均热处理：将步骤S2制得的铝合金铸锭在320～340℃温度范围进行均热处理保温10-12h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：将步骤S3均热处理保温完成后的铝合金铸锭进行冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层，锭坯经低倍组织检测，晶粒度≤3级；
S5预热：对步骤S4锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将步骤S5预热好的铸锭进行挤压，挤压速度控制在0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000081
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将步骤S6挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，将该2219铝合金挤压棒材进行锯切、取样及低倍组织检测，检测结果见表2中编号B。
实施例3
S1配料：2219铝合金铸锭成分按表1中编号1-1进行设计及配料；
S2熔炼、铸造：按照步骤S1设计的2219铝合金进行投炉，首先将熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭和返回料，熔化后加入包含有Cu、Mn、V、Zr等元素的中间合金，以及其他中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至820～850℃，保温10～30min；保温结束后加入剩余的铝锭和返回料将温度降至720～760℃；其次进行炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，采用冷却水流量15-30m3/h的直冷式半连续铸造进行铸造，铸造出
Figure GDA0003816862260000082
规格圆锭，其中，铸造过程中不使用刮水环等牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型，铸造出晶粒度≤3级(按照GB/T 3246.2-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分:低倍组织检验方法》判定)的圆锭；
S3均热处理：将步骤S2制得的铝合金铸锭在340～350℃温度范围进行均热处理保温10-12h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：将步骤S3均热处理保温完成后的铝合金铸锭进行冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层，锭坯经低倍组织检测，晶粒度≤3级；
S5预热：对步骤S4锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将步骤S5预热好的铸锭进行挤压，挤压速度控制在0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000091
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将步骤S6挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，将该2219铝合金挤压棒材进行锯切、取样及低倍组织检测，检测结果见表2中编号C。
对比例1
S1配料：2219铝合金铸锭成分按表1中编号1-1进行设计及配料；
S2熔炼、铸造：按照步骤S1设计的2219铝合金进行熔炼，熔炼温度720～760℃，之后经炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，采用冷却水流量15-30m3/h的直冷式半连续铸造进行铸造，铸造出
Figure GDA0003816862260000092
规格圆锭；
S3均热处理：将步骤S2制得的铝合金铸锭在500～540℃温度范围进行均热处理保温35-42h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：将步骤S3均热处理保温完成后的铝合金铸锭进行冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层，锭坯经低倍组织检测，晶粒度≤3级；
S5预热：对步骤S4锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将步骤S5预热好的铸锭进行挤压，挤压速度控制在0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000093
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将步骤S6挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，将该2219铝合金挤压棒材进行锯切、取样及低倍组织检测，检测结果见表2中编号D。
对比例2
S1配料：2219铝合金铸锭成分按表1中编号1-2进行设计及配料；
S2熔炼、铸造：按照步骤S1设计的2219铝合金进行熔炼，熔炼温度720～760℃，之后经炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，采用冷却水流量15-30m3/h的直冷式半连续铸造进行铸造，铸造出
Figure GDA0003816862260000101
规格圆锭；
S3均热处理：将步骤S2制得的铝合金铸锭在500～540℃温度范围进行均热处理保温35-42h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：将步骤S3均热处理保温完成后的铝合金铸锭进行冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层，锭坯经低倍组织检测，晶粒度≤3级；
S5预热：对步骤S4锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将步骤S5预热好的铸锭进行挤压，挤压速度控制在0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000102
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将步骤S6挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，将该2219铝合金挤压棒材进行锯切、取样及低倍组织检测，检测结果见表2中编号E。
对比例3
S1配料：2219铝合金铸锭成分按表1中编号1-2进行设计及配料；
S2熔炼、铸造：按照步骤S1设计的2219铝合金进行投炉，首先将熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭和返回料，熔化后加入包含有Cu、Mn、V、Zr等元素的中间合金，以及其他中间元素，搅拌待合金完全熔化后升温至780～800℃，保温10～30min；保温结束后加入剩余的铝锭和返回料将温度降至720～760℃；其次进行炉内混合气体精炼、在线混合气体精炼，采用冷却水流量15-30m3/h的直冷式半连续铸造进行铸造，铸造出
Figure GDA0003816862260000103
规格圆锭，其中，铸造过程中不使用刮水环等牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型，铸造出晶粒度≤3级(按照GB/T 3246.2-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分:低倍组织检验方法》判定)的圆锭；
S3均热处理：将步骤S2制得的铝合金铸锭在300～350℃温度范围进行均热处理保温10-12h，升温速率为40-60℃/h；
S4锯切车皮：将步骤S3均热处理保温完成后的铝合金铸锭进行冷却，冷却后进行锯切头尾、车除偏析层，锭坯经低倍组织检测，晶粒度≤3级；
S5预热：对步骤S4锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400～420℃；模具在加热炉中加热至380～410℃，保温时间为10～30h；挤压筒加热，温度控制在390～420℃；
S6挤压：将步骤S5预热好的铸锭进行挤压，挤压速度控制在0.3～1.5m/min，挤压棒规格为
Figure GDA0003816862260000112
挤压棒经在线水雾冷却；
S7固溶淬火：将步骤S6挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530～540℃，保温时间为500～1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20～35℃，淬火转移时间为10～30s。
固溶淬火后获得一种2219铝合金挤压棒材，将该2219铝合金挤压棒材进行锯切、取样及低倍组织检测，检测结果见表2中编号F。
表1 2219铝合金化学成分
Figure GDA0003816862260000111
表2 2219棒材低倍组织
Figure GDA0003816862260000121
图1至图6给出了实施例1、实施例2、实施例3以及对比例1、对比例2、对比例3所制得的2219铝合金挤压棒材的低倍组织图像。
结合图1至图6以及表2可知，实施例1、实施例2和实施例3通过采用本发明的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，通过一定浓度的Mn、Zr元素成分设计、微量元素中间合金高温熔炼及冲温工艺及微量元素化合物粒子分布调控工艺，能够起到在制备2219铝合金挤压棒材的同时能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的效果，也即能够通过本发明的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法制备出没有粗晶环的2219铝合金挤压棒材。对比例1虽然采用了本发明设计的2219铝合金组分，但是采用的是传统的熔炼、铸造以及均热处理工艺，其制备的2219铝合金挤压棒材具有粗晶环；对比例2采用了传统的2219铝合金组分，并且采用的是传统的熔炼、铸造以及均热处理工艺，其制备的2219铝合金挤压棒材具有粗晶环；对比例3采用了传统的2219铝合金组分，虽然采用了本发明的微量元素中间合金高温熔炼及冲温工艺及微量元素化合物粒子分布调控工艺，其制备的2219铝合金挤压棒材依然具有粗晶环。
通过上述具体实施例以及对比例可证明，通过采用本发明的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，通过一定浓度的Mn、Zr元素成分设计、微量元素中间合金高温熔炼及冲温工艺及微量元素化合物粒子分布调控工艺，能够起到在制备2219铝合金挤压棒材的同时能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的效果，也即能够通过本发明的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法制备出没有粗晶环的2219铝合金挤压棒材。与2219铝合金挤压棒传统的生产方法相比，按照本发明工艺控制的大规格2219挤压棒材不仅生产周期更短，生产效率更高，而且能有效地消除大规格2219铝合金挤压棒粗晶环，扩大了同类产品在各领域的应用范围。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，所述方法包括有以下步骤：
根据配料将合金元素进行熔炼、铸造；
将铸造好的铸锭进行均热处理，冷却后对铸锭进行锯切车皮；
然后对铸锭进行预热、挤压以及固溶淬火；
其特征在于：
所述2219铝合金的组分质量百分比为：Cu：5.8-6.8%，Mn：0.30~0.40%，V：0.05~0.15%，Ti：0.02~0.10%，Zr：0.20~0.25%，Si：≤0.2%，Fe：≤0.3%，Mg：≤0.02%，Zn：≤0.10%，其余为Al及不可避免的杂质元素；
熔炼过程中先加入部分铝锭和/或返回料，待铝锭和/或返回料熔化后再加入中间合金，搅拌待合金完全熔化后升温至780~850℃，保温10~30min，保温结束后加入剩余的铝锭和/或返回料，并将温度降至720~760℃；
所述均热处理的温度为300~350℃。
2.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
所述中间合金包含有Cu、Mn、V、Zr元素。
3.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
所述均热处理的保温时间为8~42 h；升温速率为40-60℃/h。
4.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
先加入的铝锭和/或返回料的量占总共加入的铝锭和/或返回料的量的40%~60%。
5.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
所述铸造采用直冷式半连续铸造工艺，冷却水流量为15~30m3/h。
6.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
所述铸造过程中不使用牺牲冷却保证成型的辅助工装，确保铸锭全程在强冷过程中成型。
7.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
所述均热处理冷却后对铸锭进行锯切头尾、车除偏析层。
8.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
对锯切车皮后的铸锭进行预热，预热温度为400~420℃；模具在加热炉中加热至380~410℃，保温时间为10~30h；挤压筒加热，温度控制在390~420℃。
9.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
所述挤压中，挤压速度为0.3~1.5m/min，挤压棒规格为φ200~300mm，挤压棒经在线水雾冷却。
10.根据权利要求1所述的能够消除2219铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，其特征在于：
将挤压后得到的棒材进行固溶淬火，固溶温度为530~540℃，保温时间为500~1000min，在立淬炉进行淬火，水温为20~35℃，淬火转移时间为10~30s。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08283892A (ja) * 1995-04-14 1996-10-29 Kobe Steel Ltd 破壊靭性、疲労特性および成形性の優れた熱処理型Ａｌ合金
JP2006057123A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Ichiro Okura アルミニウム合金製締結具の製造方法
CN105543596A (zh) * 2015-12-22 2016-05-04 马鞍山市新马精密铝业股份有限公司 一种航空用铝合金棒材及其制造方法
JP2019167581A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社Uacj アルミニウム合金押出管の製造方法
CN112760579A (zh) * 2020-12-23 2021-05-07 西南铝业（集团）有限责任公司 一种2系铝合金铸锭的均匀化热处理方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4824358B2 (ja) * 2005-07-22 2011-11-30 株式会社デンソー 表面性状に優れたアルミニウム合金押出材とその製造方法、および熱交換器用多孔管ならびに該多孔管を組み込んだ熱交換器の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08283892A (ja) * 1995-04-14 1996-10-29 Kobe Steel Ltd 破壊靭性、疲労特性および成形性の優れた熱処理型Ａｌ合金
JP2006057123A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Ichiro Okura アルミニウム合金製締結具の製造方法
CN105543596A (zh) * 2015-12-22 2016-05-04 马鞍山市新马精密铝业股份有限公司 一种航空用铝合金棒材及其制造方法
JP2019167581A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社Uacj アルミニウム合金押出管の製造方法
CN112760579A (zh) * 2020-12-23 2021-05-07 西南铝业（集团）有限责任公司 一种2系铝合金铸锭的均匀化热处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2A12铝合金棒材粗晶环影响机制的探讨;向晶等;《轻合金加工技术》;20171220(第12期);第41-45页 *
均匀化处理对大型辗轧2219铝合金环件的组织及力学性能的影响;杨宇博;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20210815(第8期);第22-67页 *

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