CN1233866C - 亚微晶超高强铝合金制备方法 - Google Patents

亚微晶超高强铝合金制备方法 Download PDF

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Abstract

一种亚微晶超高强铝合金的制备方法,属于有色金属材料加工技术领域,采用等通道角挤压和固溶时效处理相结合加工2000系列或7000系列铝合金,可采用下述两种工艺步骤之一实现:其一将铝合金经退火后进行等通道角挤压2-6次,成为亚微晶材料,然后经450-500℃固溶处理,再等通道角挤压2-4次,再在室温自然时效或110-180℃单级时效或进行多级时效;其二将铝合金经450-500℃固溶处理后,在室温或时效温度下进行等通道角挤压2-6次,然后在室温自然时效或110-180℃单级时效,或进行多级时效,本发明获得的亚微晶超高强铝合金,与传统处理的2000系列或7000系列铝合金相比,拉伸强度高出100-150MPa,保持较好的韧塑性,且具有超塑性,时效时间有较大的缩短。

Description

亚微晶超高强铝合金制备方法
所属技术领域
本发明属于有色金属材料加工技术领域,特别涉及一种亚微晶超高强铝合金的制备方法。
背景技术
等通道角挤压法(Equal channel angular pressing or extression)是由Segal和他的同事所提出的,他们设计了这样的模具,使样品在压力作用下,通过互成Φ角的两个等截面通道,在两通道的交界面时,受剪切力的作用,使晶粒细化,达到亚微米级,改善材料性能。对于铝和铝合金,一般采用退火后进行等通道角挤压。目前在航空航天领域使用的2000系列铝合金采用常规加工成板材经490℃固溶,自然时效后使用,拉伸强度达到约470Mpa左右,而7000系列铝合金采用常规加工成板材、锻件等经470℃固溶后进行人工时效,拉伸强度达到约550Mpa左右。这些合金的晶粒尺寸约10μm左右。
众所周知,金属材料的晶粒细化,既提高强度又提高韧塑性,当晶粒细化到纳米级时具有特殊的物理、化学和力学性能。然而制备大块体纳米级晶粒结构材料相当困难。但等通道角挤压可以获得大块体亚微晶,直到200nm左右的材料,强度提高很显著,且具有超塑性。然而通过等通道角挤压的退火态铝合金,尽管晶粒达到亚微米级,但性能达不到航天航空工业部门使用的要求,而一般大晶粒铝合金经固溶时效处理后可达到高强度,达不到超高强度,且容易发生低应力断裂。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种采用等通道角挤压和固溶时效处理相结合,使2000系列或7000系列铝合金平均晶粒尺寸达到亚微米级,拉伸强度大于600Mpa,成为大块体能实用的亚微晶高韧性超高强铝合金的方法。
本发明亚微晶超高强铝合金的制备采用以下a或b两种工艺步骤之一实现:
a、将2000系列或7000系列铝合金退火后在同一模具下进行等通道角挤压2-6次,成为亚微晶材料,然后经450-500℃固溶处理,再等通道角挤压2-4次,再在室温自然时效4-20天或110-180℃单级时效4-28小时或进行多级时效,拉伸强度大于600Mpa。
b、将2000系列或7000系列铝合金经450-500℃固溶处理后,在室温或时效温度下进行等通道角挤压2-6次,然后在室温自然时效4-20天或110-180℃单级时效4-28小时,或进行多级时效,拉伸强度大于600Mpa。
本发明获得的亚微晶超高强铝合金,与传统处理的2000系列或7000系列铝合金相比,拉伸强度高出100-150Mpa,保持较好的韧塑性,且具有超塑性。时效时间有较大的缩短。
具体实施方式
例1、将2224合金经退火后,通过等通道角挤压3次后,490℃固溶处理再在室温挤压2次,然后在室温时效8天,拉伸强度为620Mpa,平均晶粒约0.3μm。
例2、将7050合金经470℃固溶处理后,在120℃进行等通道角挤压3次,再在120℃时效16小时,拉伸强度达到680Mpa,15%的延伸率。平均晶粒尺寸大约0.3μm。

Claims (1)

1、一种亚微晶超高强铝合金的制备方法,其特征在于采用等通道角挤压和固溶时效处理相结合加工2000系列或7000系列铝合金,该方法采用以下a或b两种工艺步骤之一实现:
a、将2000系列或7000系列铝合金退火后进行等通道角挤压2-6次,成为亚微晶材料,然后经450-500℃固溶处理,再等通道角挤压2-4次,再在室温自然时效4-20天或110-180℃单级时效4-28小时或进行多级时效;
b、将2000系列或7000系列铝合金经450-500℃固溶处理后,在室温或时效温度下进行等通道角挤压2-6次,然后在室温自然时效4-20天或110-180℃单级时效4-28小时,或进行多级时效。
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