RU2139953C1

RU2139953C1 - Method of production of sheets and bands from aluminium alloys containing lithium

Info

Publication number: RU2139953C1
Application number: RU98107469A
Authority: RU
Inventors: А.М. Дриц; Г.Л. Шнейдер; Т.В. Крымова; К.Н. Сергеев; С.М. Можаровский
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method of production of sheets and bands from aluminium alloys containing copper and lithium includes hot rolling of ingot, stepped annealing with intermediate cooling under the following conditions: heating to temperature within region T2 (T₂(Al₆CuLi₃)), holding for 0.1-2 h, heating to 230-420 C, holding for 1-5 h, cold rolling, hardening, straightening and ageing. EFFECT: higher reliability of operator of manufactured articles after operating and process heatings. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов, изделий из алюминиевых сплавов, содержащих литий, в качестве конструкционных материалов в объектах новой техники. The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the manufacture of semi-finished products, products from aluminum alloys containing lithium, as structural materials in the objects of new technology.

Известен способ производства листов из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включающий горячую прокатку, закалку, холодную прокатку, закалку, правку растяжением или изгибом и старение (И.Н.Фридляндер и др. Алюминие- литиевые сплавы, структура и свойства. Наукова думка, 1992 г., с. 157 -175). A known method of producing sheets of aluminum alloys containing lithium, including hot rolling, hardening, cold rolling, hardening, dressing by stretching or bending and aging (I. N. Fridlyander and other Aluminum-lithium alloys, structure and properties. Naukova Dumka, 1992 g., p. 157 -175).

Недостатком этого способа является низкая технологическая пластичность из-за значительной анизотропии механических свойств, в частности относительного удлинения в долевом и поперечном направлениях. The disadvantage of this method is the low technological ductility due to significant anisotropy of the mechanical properties, in particular relative elongation in the lobar and transverse directions.

Известен способ производства листов и лент из алюминиевых сплавов, содержащий литий, включающий горячую прокатку, ступенчатый отжиг с промежуточным охлаждением, холодную прокатку, закалку, правку и старение (патент США N 4624717, C 22 F 1/04, 1986 г.) прототип. A known method of manufacturing sheets and strips of aluminum alloys containing lithium, including hot rolling, step annealing with intermediate cooling, cold rolling, hardening, dressing and aging (US patent N 4624717, C 22 F 1/04, 1986) prototype.

Недостатком этого способа является низкая технологическая пластичность после эксплуатационных и технологических нагревов из-за значительной анизотропии механических свойств в объеме изделия и как следствие низкая надежность работы изделий. The disadvantage of this method is the low technological ductility after operational and technological heating due to the significant anisotropy of the mechanical properties in the volume of the product and, as a consequence, the low reliability of the products.

Предлагаемый способ производства листов и лент из алюминиевых сплавов, содержащих медь и литий, включает горячую прокатку слитка, ступенчатый отжиг с промежуточным охлаждением: сначала при температуре в области фазы T₂(Al₆CuLi₃) в течение 0,1 - 2 ч, затем при температуре 330 - 420^oC в течение 6-20 ч, после чего при температуре 250 - 290^oC в течение 1 - 5 ч, холодную прокатку с суммарной степенью деформации не более 50%, закалку, правку и старение.The proposed method for the production of sheets and tapes of aluminum alloys containing copper and lithium includes hot rolling of an ingot, step annealing with intermediate cooling: first, at a temperature in the phase region T ₂ (Al ₆ CuLi ₃ ) for 0.1 - 2 hours, then at a temperature of 330 - 420 ^o C for 6-20 hours, after which at a temperature of 250 - 290 ^o C for 1 to 5 hours, cold rolling with a total degree of deformation of not more than 50%, hardening, dressing and aging.

Закалку проводят с охлаждением в воде или на воздухе под вентилятором. Quenching is carried out with cooling in water or in air under a fan.

Правку проводят растяжением или изгибом со степенью деформации 0,2 - 6%. Editing is carried out by stretching or bending with a degree of deformation of 0.2 - 6%.

Ступенчатый отжиг с последующей холодной прокаткой ведут по меньшей мере дважды. Step annealing followed by cold rolling is carried out at least twice.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что ступенчатый отжиг ведут сначала при температуре в области фазы T₂(Al₂CuLi₃) в течение 0,1 -2 ч, затем при температуре 330 - 420^oC в течение 6-20 ч, после чего при температуре 250 - 290^oC в течение 1-5 ч, а холодную прокатку ведут с суммарной степенью деформации не более 50%.The proposed method differs from the prototype in that step annealing is carried out first at a temperature in the region of the T ₂ phase (Al ₂ CuLi ₃ ) for 0.1 -2 hours, then at a temperature of 330 - 420 ^o C for 6-20 hours, after which at a temperature of 250 - 290 ^o C for 1-5 hours, and cold rolling is carried out with a total degree of deformation of not more than 50%.

3акалку проводят охлаждением в воде или на воздухе под вентилятором. Stirring is carried out by cooling in water or in air under a fan.

Ступенчатый отжиг с последующей прокаткой проводят по меньшей мере дважды. Step annealing followed by rolling is carried out at least twice.

Технический результат - повышение технологической пластичности после эксплуатационных и технологических нагревов и как следствие повышение надежности работы получаемых изделий. The technical result is an increase in technological plasticity after operational and technological heating and, as a result, increased reliability of the resulting products.

Предлагаемая последовательность операций и режимы этих операций позволяют уменьшить анизотропию относительного удлинения и повысить характеристику надежности (σ $\binom{нетто}{тр}$ /σ_0,2) после эксплуатационных и технологических нагревов и как следствие повышение надежности работы изделия.The proposed sequence of operations and the modes of these operations make it possible to reduce the anisotropy of elongation and increase the reliability characteristic (σ $\binom{net}{tr}$ / σ _0.2 ) after operational and technological heating and, as a result, an increase in the reliability of the product.

Предлагаемая последовательность операций и режимы этих операций позволяют снизить концентрацию лития в твердом растворе за счет выделения содержащих литий фаз в центре зерна, что приводит к изменению характера распада твердого раствора в приграничных областях, сопровождающегося уменьшением ширины зоны, свободной от выделений δ′- фазы (Al₃Li), что уменьшает чувствительность сплавов к сосредоточенной деформации при приложении нагрузки, снижает анизотропию относительного удлинения и в конечном итоге повышает надежность работы изделия после эксплутационных и технологических нагревов.The proposed sequence of operations and the modes of these operations make it possible to reduce the concentration of lithium in the solid solution due to the separation of lithium-containing phases in the center of the grain, which leads to a change in the nature of the decomposition of the solid solution in the border regions, accompanied by a decrease in the width of the zone free from precipitations of the δ′-phase (Al ₃ Li), which reduces the sensitivity of alloys to concentrated deformation upon application of a load, reduces the anisotropy of the relative elongation, and ultimately increases the reliability of the product After operational and technological heating.

При изготовлении листов с режимами ниже предлагаемых не происходит выделения содержащих литий фаз и пересыщение твердого раствора остается высоким, происходит неоднородный распад твердого раствора по зерну, что приводит к увеличению ширины зоны, свободной от выделений δ′- фазы (Al₃Li), в результате возрастает чувствительность к сосредоточенной деформации, что приводит к возрастанию анизотропии относительного удлинения и в конечном счете снижению надежности работы изделий после технологических и эксплуатационных нагревов.In the manufacture of sheets with the modes below the proposed, there is no separation of lithium-containing phases and the supersaturation of the solid solution remains high, there is a non-uniform decomposition of the solid solution over the grain, which leads to an increase in the width of the zone free from precipitations of the δ′-phase (Al ₃ Li) sensitivity to concentrated deformation increases, which leads to an increase in the elongation anisotropy and ultimately a decrease in the reliability of the products after technological and operational heating.

При изготовлении листов с режимами выше предлагаемых происходит выделение T₁-фазы (Al₂CuLi) по границам зерен, что приводит к снижению технологической пластичности из-за повышения анизотропии относительного удлинения и как следствие снижения характеристики надежности (σ $\binom{нетто}{тр}$ /σ_0,2) после технологических и эксплуатационных нагревов.In the manufacture of sheets with the above-mentioned regimes, the T ₁ phase (Al ₂ CuLi) is separated at the grain boundaries, which leads to a decrease in technological plasticity due to an increase in the elongation anisotropy and, as a consequence, a decrease in the reliability characteristic (σ $\binom{net}{tr}$ / σ _0.2 ) after technological and operational heating.

Были изготовлены листы по предлагаемому способу, по способу с запредельным режимом и по способу-прототипу. Sheets were made by the proposed method, by the method with the beyond mode and by the prototype method.

Пример 1
Слиток из сплава 1460 (система AI-Cu-Li) подвергали горячей прокатке на толщину 6 мм. Нагревали до температуры 520^oC, что соответствует области T₂-фазы (530 - 450^oC), выдерживали при этой температуре 2 ч, охлаждали с печью до температуры 420^oC, выдерживали при этой температуре 20 ч, охлаждали с печью до температуры 290^oC, выдерживали при этой температуре 5 ч. Затем охлаждали до комнатной температуры и подвергали холодной прокатке до толщины 3 мм со степенью деформации 50%. Закалку вели по режиму: нагрев до 545^oC с выдержкой 10 мин. Охлаждали в воде. Правили изгибом со степенью деформации 6%. Старили по режиму: нагрев до 150^oC с выдержкой при этой температуре 15 ч.Example 1
A 1460 alloy ingot (AI-Cu-Li system) was hot rolled to a thickness of 6 mm. Heated to a temperature of 520 ^o C, which corresponds to the region of the T ₂ phase (530 - 450 ^o C), kept at this temperature for 2 hours, cooled with an oven to a temperature of 420 ^o C, kept at this temperature for 20 hours, cooled with an oven to a temperature 290 ^o C, kept at this temperature for 5 hours. Then it was cooled to room temperature and subjected to cold rolling to a thickness of 3 mm with a degree of deformation of 50%. Hardening was carried out according to the mode: heating to 545 ^o C with a shutter speed of 10 minutes Chilled in water. They ruled by bending with a degree of deformation of 6%. Aged according to the regime: heating to 150 ^o C with exposure at this temperature for 15 hours

Пример 2
Слиток из сплава 1470 (система AI-Li-Cu-Mg) подвергали горячей прокатке на толщину 6 мм. Затем вели ступенчатый отжиг по режиму: нагрев до температуры 465^oC, что соответствует области Т₂-фазы (492 - 460^oC), выдерживали при этой температуре 0,1 ч, охлаждали воздухом до комнатной температуры, нагревали до температуры 330 ^oC , выдерживали при этой температуре 6 ч, охлаждали воздухом до комнатной температуры, нагревали до температуры 250^oC, выдерживали при этой температуре 1 ч. Охлаждали до комнатной температуры и вели холодную прокатку со степенью деформацию 50% до толщины 3 мм. Закалку вели по режиму: нагрев до температуры 500^oC, выдержка при этой температуре 10 мин, охлаждение воздухом под вентилятором. Правку растяжением вели со степенью деформации 0,2%. Старение вели по режиму: нагрев до температуры 170^oC, выдержка 12 ч, нагрев до температуры 210^oC, выдержка 4 ч.Example 2
A 1470 alloy ingot (AI-Li-Cu-Mg system) was hot rolled to a thickness of 6 mm. Then, step-by-step annealing was carried out according to the regime: heating to a temperature of 465 ^o C, which corresponds to the region of the T ₂ phase (492 - 460 ^o C), kept at this temperature for 0.1 h, cooled with air to room temperature, heated to a temperature of 330 ^o C , kept at this temperature for 6 hours, cooled with air to room temperature, heated to a temperature of 250 ^o C, kept at this temperature for 1 hour. It was cooled to room temperature and cold rolled with a degree of deformation of 50% to a thickness of 3 mm. Hardening was carried out according to the regime: heating to a temperature of 500 ^o C, holding at this temperature for 10 minutes, cooling with air under a fan. Editing by stretching was performed with a degree of deformation of 0.2%. Aging was carried out according to the regime: heating to a temperature of 170 ^o C, holding for 12 hours, heating to a temperature of 210 ^o C, holding for 4 hours.

Пример 3
Слиток из сплава 1460 (система (AI-Cu-Li) подвергали горячей прокатке до толщины 6 мм. Дальше вели ступенчатый отжиг по режиму: нагрев до температуры 485^oC, выдержка при этой температуре 1 ч, охлаждение до температуры 380^oC, выдержка при этой температуре 12 ч, охлаждение до температуры 270^oC, выдержка 3 ч, охлаждение воздухом до комнатной температуры. Далее вели холодную прокатку со степенью деформации 50% до толщины 3 мм. После этого вели ступенчатый отжиг по режиму: нагрев до температуры 485^oC, выдержка при этой температуре 1 ч, охлаждение до температуры 380^oC, выдержка при этой температуре 12 ч, охлаждение до температуры 270^oC, выдержка при этой температуре 3 ч. Охлаждение до комнатной температуры с последующей холодной прокаткой со степенью деформации 33% на толщину 2 мм. Закалку вели по режиму: нагрев до температуры 525^oC, выдержка 10 мин, охлаждение в воде. Правку проводили растяжением со степенью деформации 2%. Старение вели по режиму: нагрев до температуры 150^oC, выдержка при этой температуре 20 ч.Example 3
An alloy ingot of 1460 alloy (system (AI-Cu-Li) was hot rolled to a thickness of 6 mm. Next, step annealing was carried out according to the regime: heating to a temperature of 485 ^o C, holding at this temperature for 1 h, cooling to a temperature of 380 ^o C, holding at this temperature for 12 hours, cooling to a temperature of 270 ^o C, holding for 3 hours, cooling with air to room temperature, followed by cold rolling with a degree of deformation of 50% to a thickness of 3 mm, then annealed in stages: heating to a temperature of 485 ^o C, holding at this temperature for 1 h, cooling to a temperature of 380 ^o C , holding at this temperature for 12 hours, cooling to a temperature of 270 ^o C, holding at this temperature for 3 hours, Cooling to room temperature, followed by cold rolling with a degree of deformation of 33% to a thickness of 2 mm, Quenching was carried out according to the mode: heating to a temperature of 525 ^o C, holding for 10 minutes, cooling in water, dressing was carried out by stretching with a degree of deformation of 2%. Aging was carried out according to the regime: heating to a temperature of 150 ^o C, holding at this temperature for 20 hours

Пример 4
Слиток из сплава 1460 (система AI-Cu-Li) подвергали горячей прокатке на толщину 6 мм. Ступенчатый отжиг вели по режиму: нагрев до температуры 535^oC, выдержка при этой температуре 3 ч, охлаждение до 430^oC, выдержка при этой температуре 22 ч, охлаждение с печью до комнатной температуры. Нагревали до температуры 30^oC, выдержка при этой температуре 6 ч, охлаждали на воздухе до комнатной температуры. Дальше вели холодную прокатку со степенью деформации 66% до толщины 2 мм. Закалку вели по режиму: нагрев до температуры 530^oC, выдержка при этой температуре 10 мин, охлаждение в воде. Проводили правку изгибом со степенью деформации 7%. Старение вели по режиму: нагрев до температуры 150^oC, выдержка при этой температуре 20 ч.Example 4
A 1460 alloy ingot (AI-Cu-Li system) was hot rolled to a thickness of 6 mm. Step annealing was carried out according to the regime: heating to a temperature of 535 ^o C, holding at this temperature for 3 hours, cooling to 430 ^o C, holding at this temperature for 22 hours, cooling with an oven to room temperature. Heated to a temperature of 30 ^o C, holding at this temperature for 6 hours, cooled in air to room temperature. Further, cold rolling was carried out with a degree of deformation of 66% to a thickness of 2 mm. Hardening was carried out according to the regime: heating to a temperature of 530 ^o C, holding at this temperature for 10 minutes, cooling in water. Bending was carried out with a degree of deformation of 7%. Aging was carried out according to the regime: heating to a temperature of 150 ^o C, holding at this temperature for 20 hours

Пример 5
Слиток из сплава 1470 (система (Al-Li-Cu-Mg) подвергали горячей прокатке на толщину 6 мм. Ступенчатый отжиг вели по режиму: нагрев до 450^oC, выдержка при этой температуре 0,05 ч, охлаждение до температуры 320^oC, выдержка при этой температуре 5 ч, охлаждение до температуры 240^oC, выдержка при этой температуре 0,5 ч. Охлаждали до комнатной температуры и вели холодную прокатку со степенью деформации 58% на толщину 2,5 мм. Закалку вели по режиму: нагрев до температуры 500^oC, выдержка при этой температуре 10 мин, охлаждение водой. Правили растяжением со степенью деформации 0,1%. Старение вели по режиму: нагрев до температуры 160^oC, выдержка при этой температуре 3 ч, нагрев до температуры 205^oC, выдержка при этой температуре 3 ч.Example 5
An alloy ingot of 1470 alloy (system (Al-Li-Cu-Mg) was subjected to hot rolling to a thickness of 6 mm. Step annealing was carried out according to the regime: heating to 450 ^o C, holding at this temperature 0.05 h, cooling to a temperature of 320 ^o C , holding at this temperature for 5 hours, cooling to a temperature of 240 ^o C, holding at this temperature for 0.5 hours, Cooled to room temperature and conducted cold rolling with a degree of deformation of 58% to a thickness of 2.5 mm. Quenching was carried out according to the mode: heating to a temperature of 500 ^o C, holding at this temperature for 10 min, the cooling water. Ruled elongation with a degree of deformation . uu 0.1% by aging conducted regime: heating to a temperature of 160 ^o C, holding at this temperature for 3 hours, heating to a temperature of 205 ^o C, holding at this temperature for 3 hours.

Пример 6 (прототип)
Слиток из сплава 1460 (система AI-Cu-Li) подвергали горячей прокатке на толщину 6 мм. Ступенчатый отжиг проводили по режиму: нагрев до температуры 535^oC, выдержка при этой температуре 1 ч, охлаждение сжатым воздухом до температуры 310^oC, выдержка 12 ч, холодная прокатка со степенью деформации 66% на толщину 2 мм. Закалку вели по режиму: нагрев до температуры 520^oC, выдержка 10 мин с последующим охлаждением в воде. Правку растяжением вели со степенью деформации 2%. Старение вели по режиму: нагрев до температуры 150^oC, выдержка при этой температуре 20 ч.Example 6 (prototype)
A 1460 alloy ingot (AI-Cu-Li system) was hot rolled to a thickness of 6 mm. Step annealing was carried out according to the regime: heating to a temperature of 535 ^o C, holding at this temperature for 1 h, cooling with compressed air to a temperature of 310 ^o C, holding for 12 h, cold rolling with a degree of deformation of 66% to a thickness of 2 mm. Hardening was carried out according to the regime: heating to a temperature of 520 ^o C, holding for 10 minutes, followed by cooling in water. Editing by stretching was carried out with a degree of deformation of 2%. Aging was carried out according to the regime: heating to a temperature of 150 ^o C, holding at this temperature for 20 hours

Проводили испытания механических свойств полученных изделий в состоянии поставки и после дополнительного температурного нагрева (85^oC, 1000 ч), испытывали механические свойства на разрыв гладких образцов вдоль и поперек волокна. Кроме того, испытывали образцы с центральным надрезом и нанесенной усталостной толщиной. Определяли σ_в, σ_0,2, δ, σ $\binom{нетто}{тр}$ . Результаты испытаний приведены в таблице.The mechanical properties of the obtained products were tested in the delivery state and after additional temperature heating (85 ^o C, 1000 h), the mechanical properties were tested for breaking of smooth samples along and across the fiber. In addition, samples with a central notch and applied fatigue thickness were tested. We determined σ _in , σ _0.2 , δ, σ $\binom{net}{tr}$ . The test results are shown in the table.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить после технологических и эксплуатационных нагревов технологическую пластичность материала и надежность его работы в 1,6 - 1,8 и 2,5 - 2,7 раза соответственно. Thus, the proposed method in comparison with the known method allows to increase the technological plasticity of the material and the reliability of its work after 1.6 and 1.8 times 2.5 and 2.7 times, respectively, after technological and operational heating.

Claims

1. Method for the production of sheets and tapes of aluminum alloys containing copper and lithium, including hot rolling of an ingot, annealing, cold rolling, hardening, dressing and aging, characterized in that the annealing is carried out stepwise with intermediate cooling according to the mode: first, heating to a temperature of phase region T ₂ (Al ₆ CuLi ₃ ), holding for 0.1 to 2 hours, then heating to 330 - 420 ^o C, holding for 6 to 20 hours, after which heating to 250 - 290 ^o C, holding in for 1 to 5 hours, and cold rolling is carried out with a total degree of deformation of not more than 50%.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hardening is carried out with cooling in water or in air under a fan.

3. The method according to claim 1, characterized in that the dressing is carried out by stretching or bending with a degree of deformation of 0.2 to 6%.

4. The method according to claim 1, characterized in that the step-by-step annealing followed by cold rolling is carried out at least twice.