CN117165877B - 一种提高铝合金性能的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属锻压成形技术领域，具体涉及一种提高铝合金性能的制备方法，对铝合金坯料进行高温多向锻造，高温多向锻造的单次变形量为40~60％，终锻温度不低于300℃；然后进行高温退火，得到铝合金锻坯；对铝合金锻坯进行超低温多向锻造，铝合金锻坯的温度为‑196~‑120℃，多向锻造为三镦三拔锻造工艺，墩粗单次变形量为20~40％；然后加热，保温，最后进行时效处理；本发明可以提高力学性能，特别是各向异性。
Description
技术领域
本发明属于金属锻压成形技术领域，具体涉及一种提高铝合金性能的制备方法。
背景技术
2A14铝合金凭借其优异的锻造性能、较高的比强度和良好的抗疲劳性能成为航空航天用铝合金锻件的首选材料，航空航天用铝合金锻件正向高性能的方向发展。
通常采用锻造成形方式以期改善其微观组织的均匀性，从而提高锻件性能。采用传统成形制造工艺“高温多向锻+热处理”制造的锻件中仍存在大量粗大第二相粒子且分布不均匀，晶粒组织沿压延方向分布，呈条状粗大纤维状，从而导致锻件的横向、纵向和高向的拉伸强度差异较大，且伸长率波动较大，导致其产生严重各向异性，严重制约了锻件力学性能的提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高铝合金性能的制备方法，提高力学性能，特别是各向异性。
本发明实施例提供一种提高铝合金性能的制备方法，步骤为，对铝合金坯料进行高温多向锻造，高温多向锻造的单次变形量为40~60％，终锻温度不低于300℃；然后进行高温退火，得到铝合金锻坯；对铝合金锻坯进行超低温多向锻造，铝合金锻坯的温度为-196~-120℃，多向锻造为三镦三拔锻造工艺，墩粗单次变形量为20~40％；然后加热，保温，最后进行时效处理，所述铝合金为2A14铝合金。
优选的，高温多向锻造时，铝合金坯料的加热温度为440~480℃。
优选的，高温多向锻造采用四镦三拔多向锻造方式，在铝合金坯料的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，最后一次锻粗在高向。
优选的，高温退火的加热温度为490～540℃，保温时间为2～4h，退火后空冷至室温。
优选的，超低温多向锻造后，加热后的温度为490~510℃。
优选的，超低温多向锻造后，加热的时间为1h，然后进行水淬。
优选的，时效处理的方式为T6时效。
优选的，时效处理的时效温度为155~165℃。
优选的，时效处理的保温时间12~18h。
本发明的有益效果是，本发明在高温多向锻造时，提高了单次变形量，控制单次变形量为40~60％，在进行高温退火后，进行超低温多向锻造，锻坯的温度控制在-196~ -120℃，采用三镦三拔锻造工艺，保持较高的墩粗单次变形量，有效的提高了强度和延伸率，更重要的是，明显的降低了各向异性，提高了铝合金性能。
本发明通过高温多向锻造增加坯料的变形均匀性，使之充分、均匀的细化铸造组织，消除铸造缺陷。通过超低温变形强剪切作用充分细化第二相，并利用低温条件抑制动态回复，产生高密度位错，在后续固溶过程，实现破碎后第二相的充分溶解，增加再结晶形核点，细化材料的晶粒，改善了材料的微观结构，进而提高锻件力学性能，使得三向力学性能接近，减小各向异性。
附图说明
图1为本发明实施例1的制备工艺流程图。
图2为实施例1和对比例1-3的晶粒组织的显微照片，（a）为实施例1的晶粒组织的显微照片，（b）为对比例1的晶粒组织的显微照片，（c）为对比例2的晶粒组织的显微照片，（d）为对比例3的晶粒组织的显微照片。
具体实施方式
实施例1
一种提高铝合金性能的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：2A14坯料高温多向锻，将坯料加热至460℃，采用四镦三拔多向锻造工艺开坯，在对应坯料的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，最后一次锻粗在高向，镦粗单次变形量55％，终锻温度320℃；
步骤2：高温退火，将多向锻后锻坯加热至500℃，保温时间3h，退火后空冷至室温；
步骤3：2A14坯料超低温多向锻，将锻坯冷却至-196℃，采用三镦三拔锻造工艺，在对应锻坯的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，墩粗单次变形量40％；超低温多向锻后自由锻坯加热至510℃，保温1h，然后水淬，采用T6时效处理，时效温度为160±5℃，保温时间15h。具体处理流程如图1所示。
热处理后对试样晶粒组织进行测试，如图2所示，为本实施例1制备的2A14-T6铝合金自由锻件的晶粒组织。由图2可知，采用本发明工艺方法，可获得均匀、细小等轴晶，平均晶粒尺寸为31.2μm，显著细化铸锭中的粗大晶粒组织，过细晶强化显著提升锻件力学性能和降低各向异性。
对比例1
一种提高铝合金性能的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：2A14坯料高温多向锻，将坯料加热至460℃，采用四镦三拔多向锻造工艺开坯，在对应坯料的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，最后一次锻粗在高向，镦粗单次变形量55％，终锻温度320℃；
步骤2：高温退火，将多向锻后锻坯加热至500℃，保温时间3h，退火后空冷至室温；
步骤3：2A14坯料超低温多向锻，将锻坯冷却至-196℃，采用三镦三拔锻造工艺，在对应锻坯的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，墩粗单次变形量5％；超低温多向锻后自由锻坯加热至510℃，保温1h，然后水淬，采用T6时效处理，时效温度为160±5℃，保温时间15h。
对比例2
一种提高铝合金性能的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：2A14坯料高温多向锻，将坯料加热至460℃，采用四镦三拔多向锻造工艺开坯，在对应坯料的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，最后一次锻粗在高向，镦粗单次变形量55％，终锻温度320℃。
步骤2：高温退火，将多向锻后锻坯加热至500℃，保温时间3h，退火后空冷至室温。
步骤3：2A14坯料超低温多向锻，将锻坯冷却至-90℃，采用三镦三拔锻造工艺，在对应锻坯的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，墩粗单次变形量40％；超低温多向锻后自由锻坯加热至510℃，保温1h，然后水淬，采用T6时效处理，时效温度为160±5℃，保温时间15h。
对比例3
一种提高铝合金性能的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：2A14坯料高温多向锻，将坯料加热至460℃，采用四镦三拔多向锻造工艺开坯，在对应坯料的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦拔和一次拔长，最后一次锻粗在高向，镦粗单次变形量55％，终锻温度320℃。
步骤2：高温退火，将多向锻后锻坯加热至500℃，保温时间3h，退火后空冷至室温。
步骤3：2A14坯料超低温多向锻，将锻坯冷却至-196℃，采用二镦二拔锻造工艺，在对应锻坯的纵向和高向二个方向各进行一次镦拔和一次拔长，墩粗单次变形量40％；超低温多向锻后自由锻坯加热至510℃，保温1h，然后水淬，采用T6时效处理，时效温度为160±5℃，保温时间15h。
检测实施例1和对比例1-3的产品性能，得到如表1-4的性能检测表，显微照片如图2所示。
表1实施例1的产品性能检测表
表2 对比例1的产品性能检测表
表3 对比例2的产品性能检测表
表4 对比例3的产品性能检测表
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种提高铝合金性能的制备方法，其特征是，步骤为，对铝合金坯料进行高温多向锻造，高温多向锻造的单次变形量为40~60％，终锻温度不低于300℃；然后进行高温退火，得到铝合金锻坯；对铝合金锻坯进行超低温多向锻造，铝合金锻坯的温度为-196~ -120℃，超低温多向锻造为三镦三拔锻造工艺，镦粗单次变形量为40％；然后加热，保温，最后进行时效处理，所述铝合金为2A14铝合金；
高温多向锻造时，铝合金坯料的加热温度为440~480℃；
高温多向锻造采用四镦三拔多向锻造方式，在铝合金坯料的横向、纵向和高向三个方向各进行一次镦粗和一次拔长，最后一次镦粗在高向；
高温退火的加热温度为490～540℃，保温时间为2～4h，退火后空冷至室温；
超低温多向锻造后，加热后的温度为490~510℃。
2.如权利要求1所述的提高铝合金性能的制备方法，其特征是，超低温多向锻造后，保温的时间为1h，然后进行水淬。
3.如权利要求1所述的提高铝合金性能的制备方法，其特征是，时效处理的方式为T6时效。
4.如权利要求1所述的提高铝合金性能的制备方法，其特征是，时效处理的时效温度为155~165℃。
5.如权利要求1所述的提高铝合金性能的制备方法，其特征是，时效处理的保温时间12~18h。
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