一種提高含鉺鋁合金板材抗疲勞損傷性能的軋制及熱處理工藝的製作方法
2023-10-09 13:26:34 2
一種提高含鉺鋁合金板材抗疲勞損傷性能的軋制及熱處理工藝的製作方法
【專利摘要】一種提高含鉺鋁合金板材抗疲勞損傷性能的軋制及熱處理工藝，屬於有色金屬合金【技術領域】。對於Mg6.10wt%，Mn0.51wt%，Zn0.81wt%，Er0.20wt%，Zr0.18wt%，雜質總含量小於1wt%，其餘為Al的Al-Mg-Mn-Zr-Er合金板材於470℃進行20h的均勻化退火，結束後出爐空冷；然後410℃熱軋，壓下量為80%，得到10mm厚的熱軋板；經350℃保溫2h，空冷後進行60%壓下量的冷軋，得到4mm厚冷軋板，並於170℃保溫2h，最後空冷至室溫。本發明提出的軋制及熱處理工藝，通過Al3(Er,Zr)粒子的作用，得到一種具有較高強度的抗疲勞損傷的鋁合金板材。
【專利說明】一種提高含鉺鋁合金板材抗疲勞損傷性能的軋制及熱處理工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於有色金屬合金【技術領域】,具體涉及一種Al-Mg-Mn-Zr-Er合金抗疲勞損傷的軋制及熱處理工藝。
技術背景
[0002]5XXX系鋁合金的強度及抗疲勞損傷性能一直以來都是科學家們廣泛關注的問題。研究出一種能集強度和抗疲勞損傷性能都較為良好的鋁合金材料，對我國的航空、船舶、等國防工業有著極為重要的作用。近年來，學者們對鋁合金的抗疲勞損傷性能的研究主要集中在以下幾個方面:首先是外部因素對抗疲勞損傷性能的影響，它包括疲勞載荷大小、測試環境因素、疲勞載荷頻率等方面。其次是內部顯微組織因素對抗疲勞損傷性能的影響，研究的比較多的方面有合金的晶粒尺寸、晶內第二相粒子以及晶粒間的取向差等等。本發明則是在以上技術背景的基礎上，針對添加微合金元素的Al-Mg系合金，經過軋制及熱處理工藝，製備出具有較高強度及抗疲勞損傷性能的合金板材。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提出一種適用於Al-Mg-Mn-Zr-Er合金板材的軋制及熱處理工藝，並通過合金中Er和Zr微量元素的協同作用，有效地提高鋁合金的強度及抗疲勞損傷性倉泛。
[0004]本發明所提出的一種Al-Mg-Mn-Zr-Er合金的熱處理工藝，該鋁合金中Mg含量為
6.10wt%, Mn 含量為 0.51wt%, Zn 含量為 0.81wt%, Er 含量為 0.20wt%, Zr 含量為 0.18wt%,雜質元素總含量小於lwt%，其餘含量為Al。其特徵在於，包括以下步驟:
[0005]I)將合金鑄錠於470°C保溫20h進行均勻化退火，結束後出爐空冷，並進行熱軋，熱軋溫度為410°C，壓下量為80%，得到1mm厚的熱軋板。再將此熱軋板於350°C保溫2h，空冷後進行60%壓下量的冷軋，得到4mm厚板材；
[0006]2)對步驟I)所獲得的板材於170°C退火保溫2h，最後空冷至室溫。
[0007]本發明採用上述工藝方法，在合金中可以得到大量細小彌散的的Al3(Er，Zr)沉澱相，這種沉澱相在合金中能夠強烈地釘扎位錯，使大量的位錯在基體內纏結並通過回復轉變為位錯牆和大量的亞晶界，減少位錯在晶界上的堆積，降低晶界上的應力集中，當裂紋沿著晶界擴展時，其擴展速率便得到降低。
[0008]本發明具有以下有益效果:
[0009]在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金中採用本發明所提出的軋制及熱處理工藝，能夠在合金中得到大量細小彌散的Al3(Er，Zr)沉澱相，這種沉澱相不僅能夠有效地提高力學性能，還能在保證力學性能的基礎上對合金的抗疲勞裂紋擴展有好的影響，從而使合金的綜合性能得到提聞。
[0010]【專利附圖】
【附圖說明】(將坐標名稱改為中文)[0011]圖1Al-Mg-Mn-Zr-Er合金的疲勞裂紋擴展速率曲線；
[0012]圖2170°C保溫2h的Al-Mg-Mn-Zr-Er合金透射電鏡照片。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
[0014]I)對於合金中Mg含量為6.10wt%，Mn含量為0.51wt%，Zn含量為0.81wt%，Er含量為0.20wt%, Zr含量為0.18wt%，雜質元素總含量小於lwt%，其餘含量為Al的鑄錠，於470°C進行均勻化退火20h，並於410°C進行80%壓下量的熱軋至10mm。再將此熱軋板經350°C保溫2h，空冷後進行60%壓下量的冷軋，得到4_厚板材。
[0015]2)對步驟I)中所獲得的4mm厚板材於170°C保溫2h，最後將其空冷至室溫。按金屬材料室溫拉伸試驗方法(GB228-2002)進行拉伸性能測試，數據列於表1。按金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法(GB/T6398-2000)進行疲勞裂紋擴展速率測試，曲線位於圖1。
[0016]對比例I
[0017]I)對於合金中Mg含量為6.10wt%，Mn含量為0.51wt%，Zn含量為0.81wt%，Er含量為0.20wt%, Zr含量為0.18wt%，雜質元素總含量小於lwt%，其餘含量為Al的鑄錠，於470°C進行均勻化退火20h，並於410°C進行80%壓下量的熱軋至10mm。再將此熱軋板經350°C保溫2h，空冷後進行60%壓下量的冷軋，得到4_厚板材。
[0018]2)對步驟I)中所獲得的4mm厚板材於350°C保溫2h，最後將其空冷至室溫。按金屬材料室溫拉伸試驗方法(GB228-2002)進行拉伸性能測試，數據列於表1。按金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法(GB/T6398-2000)進行疲勞裂紋擴展速率測試，曲線位於圖1。
[0019]對比例2
[0020]I)對於合金中Mg含量為6.10wt%，Mn含量為0.51wt%，Zn含量為0.81wt%，Er含量為0.20wt%, Zr含量為0.18wt%，雜質元素總含量小於lwt%，其餘含量為Al的鑄錠，於470°C進行均勻化退火20h，並於410°C進行80%壓下量的熱軋至10mm。再將此熱軋板經350°C保溫2h，空冷後進行60%壓下量的冷軋，得到4_厚板材。
[0021]2)對步驟I)中所獲得的4mm厚板材於230°C保溫6h後，空冷至室溫，進行25%壓下量冷軋。按金屬材料室溫拉伸試驗方法(GB228-2002)進行拉伸性能測試，數據列於表1。按金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法(GB/T6398-2000)進行疲勞裂紋擴展速率測試，曲線位於圖1。
[0022]表1各狀態試樣拉伸性能
[0023]
【權利要求】
1.一種Al-Mg-Mn-Zr-Er合金的熱處理工藝，該鋁合金中Mg含量為6.10wt%, Mn含量為0.51wt%，Zn含量為0.81wt%，Er含量為0.20wt%, Zr含量為0.18wt%，雜質元素總含量小於lwt%，其餘含量為Al，其特徵在於，包括以下步驟: 1)將合金鑄錠於470°C保溫20h進行均勻化退火，結束後出爐空冷，並進行熱軋，熱軋溫度為410°C，壓下量為80%，得到1mm厚的熱軋板，再將此熱軋板於350°C保溫2h，空冷後進行60%壓下量的冷軋，得到4mm厚板材； 2)對步驟I)所獲得 的板材於170°C退火保溫2h，最後空冷至室溫。
【文檔編號】C22C21/06GK104032192SQ201410101545
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】聶祚仁, 雷欣, 黃暉, 文勝平, 王歡, 劉家菊, 王為 申請人:北京工業大學