一種5系鋁合金板材的生產方法
2023-10-06 05:09:19
一種5系鋁合金板材的生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種鋁合金板材的生產方法，包括以下步驟：首先將鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理，再冷卻後，得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠；所述鋁合金鑄錠的鎂質量分數為4.0％～4.9％；然後將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱，進行第一次預留變形量熱軋，得到中間鋁合金板材；最後將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋，得到鋁合金板材。本發明提供的鋁合金板材的生產方法，尤其適用於5xxx繫船用鋁合金板材的生產方法，特別針對5xxx系鋁合金板材中的5083鋁合金的H116狀態，該方法生產的鋁合金板材具有較好的耐腐蝕性能和力學性能。
【專利說明】一種5系鋁合金板材的生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於金屬材料【技術領域】，尤其涉及一種5系鋁合金板材的生產方法。
【背景技術】
[0002] 鋁合金是一種以鋁為基的合金，主要合金元素有銅、矽、鎂、鋅和錳。鋁合金是工業 中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料。目前，鋁合金板材是鋁合金型材中較為主要的一 種，其生產方法是通過鋁合金或者直接冷鑄成錠塊，或者連續澆鑄成厚帶材，接著熱軋成預 定厚度，再用一道單獨的工序將帶材冷軋至最終厚度後，進行熱處理工藝，以提高鋁合金板 材的力學性能，耐腐蝕性能，並改善其加工性能，獲得尺寸的穩定性。
[0003] 鋁合金板材的熱處理工藝可分為退火處理、固溶處理、時效處理和冷熱循環處理。 退火過程中固溶體發生分解，第二相質點發生聚集，可以消除鑄件的內應力，穩定鑄件尺 寸，減少變形，增大鑄件的塑性。固溶熱處理指將合金加熱到高溫單相區恆溫保持，使得在 熱軋和冷軋過程中，從母體合金中沉澱出來的所有可溶性合金成分溶解成固溶體，快速冷 卻以得到過飽和固溶體的熱處理工藝，可提高合金的強度和塑性，改善合金的耐腐蝕性能。 時效處理進行著過飽和固溶體分解的自發過程，從而使合金基體的點陣恢復到比較穩定的 狀態。冷熱循環處理可引起固溶體點陣收縮和膨脹，使各相的晶格發生了少許位移，使第 二相質點處於更加穩定的狀態，從而提高合金尺寸的穩定性，適於精密零件的製造。
[0004] 隨著經濟的快速發展，鋁合金板材在航空、航天、汽車、機械製造、船舶及化學工業 中已大量應用，尤其是近些年，伴隨著全球經濟一體化，航運物流快速發展，而航運業帶動 造船業的蓬勃發展，基於國內、國際船舶市場需求，作為造船業的主要材料之一的鋁合金板 材，下遊造船廠家對其需求量和質量要求一直在逐步提升。船用鋁合金板材要求採用中等 強度並擁有良好抗腐蝕性能的特殊鋁合金板材，並且根據其使用特點可分為與海水接觸和 不與海水接觸兩種，而與海水接觸船用板材要嚴格控制其耐剝落腐蝕性能和晶間腐蝕性 能。在眾多鋁合金的牌號中，船用鋁合金均為5 XXX合金，主要元素為鎂，鎂含量為3%? 5%，又可稱為鎂合金，具有密度低。抗拉強度高、延伸率高等優點。5 XXX系合金H32UH116 狀態，是目前應用最為廣泛的船用鋁合金板材的材料之一。
[0005] 但由於國外技術保密、國內船舶用鋁合金產品研究缺乏系統性造成差距，國內製 造的5XXX繫船用鋁合金的性能、品種規格、生產水平尚不能完全滿足船體材料使用要求， 尤其是5 XXX系鋁合金板材中的5083鋁合金的Hl 16狀態更是從未系統的進行研究開發，其 力學性能和抗腐蝕性能還有待進一步的提高。
【發明內容】
[0006] 有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種5系鋁合金板材的生產方法， 尤其是一種適用於5 XXX繫船用鋁合金板材的生產方法，本方法生產的鋁合金板材具有較 好的耐腐蝕性能和力學性能。
[0007] 本發明提供一種5系鋁合金板材的生產方法，其特徵在於，包括以下步驟：
[0008] A)將鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理，再冷卻後，得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠； 所述鋁合金鑄錠的鎂質量分數為4. 0%?4. 9% ;
[0009] B)將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱，進行第一次預留變形量熱軋，得到中間鋁 合金板材；
[0010] C)將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋，得到鋁合金板材。
[0011] 優選的，所述均勻化熱處理的溫度為425°c?565°C ;所述均勻化熱處理的時間為 15?20小時。
[0012] 優選的，所述冷卻為自然冷卻；所述冷卻後的溫度為260?350°C。
[0013] 優選的，所述步驟B)中加熱的溫度為450°C?470°C。
[0014] 優選的，所述第一次預留變形量熱軋中，預留變形量為50%?70%。
[0015] 優選的，所述第一次預留變形量熱軋的溫度為260°C?350°C。
[0016] 優選的，所述第二次熱軋的溫度為小於等於280°C。
[0017] 優選的，所述第一次預留變形量熱軋中，所述熱軋的道次為5?10個；所述第二次 熱軋中，所述熱軋的道次為5?10個。
[0018] 優選的，所述鋁合金板材的厚度> 10. 0mm。
[0019] 優選的，所述錯合金板材為5083合金Hl 16態錯合金板材。
[0020] 本發明提供了一種鋁合金板材的生產方法，該方法將鎂質量分數為4.0%? 4. 9%的鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理，再冷卻後，得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠；再將 均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱，進行第一次預留變形量熱軋，得到中間鋁合金板材；最後 將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋，得到鋁合金板材。與現有技術5083合金相比，首 先，本發明將鎂元素的成分控制在4.0%?4. 9%，可減少第二相β相沿晶界、亞晶界析出 的可能，降低了合金的腐蝕敏感性；其次，通過第一次大變形量軋制及兩次軋制工藝的配 合，提高了鋁合金板材的力學性能和抗腐蝕性能；再次，對鑄錠均勻化熱處理的溫度和冷卻 方式的配合，使合金的內部組織得到改善，消除鋁合金鑄錠組織及成分不均勻的現象，提高 合金的塑性變形能力。本發明提供的鋁合金板材的生產方法，尤其適用於5 ΧΧΧ繫船用鋁合 金板材的生產方法，特別針對5χχχ系鋁合金板材中的5083鋁合金的Η116狀態，該方法生 產的鋁合金板材具有較好的耐腐蝕性能和力學性能。實驗結果表明，本發明製備的鋁合金 板材抗拉強度大於等於320MPa。屈服強度大於等於223MPa，晶間腐蝕小於等於lOmg/cm 2， 剝落腐蝕等級為N?PB級。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明實施例1中鋁合金鑄錠的金相照片；
[0022] 圖2為本發明實施例1中均勻化熱處理後的鋁合金鑄錠的金相照片。
【具體實施方式】
[0023] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
[0024] 本發明提供了一種5系鋁合金板材的生產方法，包括以下步驟：A)將鋁合金鑄錠 進行均勻化熱處理，再冷卻後，得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠；所述鋁合金鑄錠的鎂質量 分數為4.0%?4.9% ;B)將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱，進行第一次預留變形量熱 車L，得到中間鋁合金板材；C)將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋，得到鋁合金板材。
[0025] 本發明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領域技術人 員熟知的常規方法製備的即可。
[0026] 本發明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發明優選採用分析純。
[0027] 本發明首先將鎂質量分數為4. 0 %?4. 9 %的鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理，再 冷卻後，得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠；所述鎂的質量分數優選為4. 0 %?4. 9%，更優 選為4. 3 %?4. 7 %，更優選為4. 6 %?4. 9 %，最優選為4. 4 %?4. 8 %;所述均勻化熱處理 的溫度為425°C?565°C，優選為450°C?550°C，更優選為480°C?520°C;所述均勻化熱處 理的時間優選為15?20小時，更優選為16?19小時，最優選為17?18小時；所述冷卻 優選為自然冷卻；所述冷卻後的溫度優選為260?350°C，更優選為280?320°C;本發明對 所述鋁合金鑄錠沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的用於製備5系鋁合金板材的鋁合 金鑄錠即可；本發明對所述均勻化處理的方法沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的均 勻化處理方法即可；本發明對所述冷卻的其他條件沒有特別限制，以本領域技術人員熟知 的冷卻條件即可；本發明採用特定溫度和時間下的均勻化熱處理，搭配自然冷卻，作為合金 進行變形前的重要過程，可以明顯改善鑄態合金中的元素偏析現象，消除共晶組織，減少合 金在變形過程中的應力集中點，提高合金的塑性變形能力，為強化相在隨後的時效過程中 沉澱析出做準備。
[0028] 本發明然後將上述均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱，進行第一次預留變形量熱 車L，得到中間鋁合金板材；所述步驟B)中加熱的溫度為450°C?470°C，更優選為455°C? 465°C，最優選為458°C?462°C ;本發明中優選採用大變形量軋制工藝，所述第一次預留變 形量熱軋中，預留變形量優選為50 %?70 %，更優選為55 %?65 %，最優選為57 %?63 %; 所述熱軋的道次優選為5?10個，更優選為6?9個，最優選為7?8個；本發明對所述熱 軋的其他條件沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的軋制方法進行；所述熱軋的溫度為 260°C?350,優選為280°C?330°C，更優選為300°C?310°C ;本發明通過熱軋，鋁合金獲 得較大的變形，得到中間鋁合金板材。
[0029] 本發明將上述步驟得到的中間鋁合金板材進行第二次熱軋，得到鋁合金板材；本 發明得到中間鋁合金板材後，可以優選無需冷卻直接進行第二次熱軋；所述中間鋁合金板 材的溫度優選為小於等於280°C，更優選為小於等於260°C，最優選為小於等於220°C ;所述 第二次熱乳中，所述熱乳的道次優選為5?10個，更優選為6?9個，最優選為7?8個； 本發明對所述第二次熱軋的其他條件沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的軋制方法進 行。
[0030] 本發明經過上述步驟得到了鋁合金板材，所述鋁合金板材的厚度優選大於等於 10. Omm,更優選為大於等於12. Omm,更優選為大於等於12. Omm且小於等於20. Omm ;所述錯 合金板材優選為5083合金，更優選為5083合金H116態錯合金板材。本發明將鎂兀素的成 分控制在4.0%?4. 9%，可減少第二相β相沿晶界、亞晶界析出的可能，降低了合金的腐 蝕敏感性；其次，通過第一次大變形量軋制及兩次軋制工藝的配合，提高了鋁合金板材的力 學性能和抗腐蝕性能；再次，對鑄錠均勻化熱處理的溫度和冷卻方式的配合，使合金的內部 組織得到改善，消除鋁合金鑄錠組織及成分不均勻的現象，提高合金的塑性變形能力，進而 滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能的使用要求。
[0031] 本發明對上述步驟製備的鋁合金板材進行性能檢測，實驗結果表明，本發明製備 的鋁合金板材抗拉強度能夠達到335MPa。屈服強度能夠達到235MPa，晶間腐蝕最小能夠達 到4mg/cm2,剝落腐蝕等級最高為N?PA級
[0032] 為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的一種鋁合金板材的生產 方法進行詳細描述。
[0033] 以下實施例中所用的試劑及鋁合金鑄錠均為市售。
[0034] 實施例1
[0035] I. 1將鎂元素質量分數為4. 1 %的5083鋁合金鑄錠在均熱溫度為460°C的條件下 進行均勻化熱處理，15小時後再開始冷卻，冷卻到280°C後，得到均勻化熱處理後的鋁合金 鑄錠。
[0036] 參見圖1和圖2,圖1為本發明實施例1中鋁合金鑄錠的金相照片；圖2為本發明 實施例1中均勻化熱處理後的鋁合金鑄錠的金相照片，由圖1和圖2可知，經過本發明的均 勻化熱處理後的鋁合金鑄錠，均勻化處理後第二相所佔面積百分比明顯降低，均勻化熱處 理工藝對第二相的控制較好，未見晶間疏鬆缺陷，高倍組織中第二相組織充分溶解，剩餘難 熔相最大尺寸不超過20um，均勻化處理後第二相所佔面積百分比為0. 98%。
[0037] 1. 2將I. 1中得到的均勻化熱處理後的鋁合金鑄錠加熱至460°C，得到加熱後的鋁 合金鑄錠。
[0038] 1. 3利用大變形量軋制工藝對1. 2中得到的加熱後的鋁合金鑄錠在溫度為280°C 的條件下，預留50 %變形量進行熱軋，得到中間鋁合金板材。
[0039] 1.4將1.3中得到的中間鋁合金板材在280°C下進行第二次熱軋，得到厚度為 12. Omm的錯合金板材。
[0040] 根據GB/T22641-2008對1. 4中得到的鋁合金板材進行測試，測試結果參見表1，表 1為本發明製備的5繫船用鋁合金板材的性能參數，由表1可知，本發明製備的鋁合金板材 符合國家標準，滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能和力學性能的使用要求。
[0041] 實施例2
[0042] I. 1將鎂元素質量分數為4. 4%的5083鋁合金鑄錠在均熱溫度為510°C的條件下 進行均勻化熱處理，17小時後再開始冷卻，冷卻到300°C後，得到均勻化熱處理後的鋁合金 鑄錠。
[0043] 1. 2將I. 1中得到的均勻化熱處理後的鋁合金鑄錠加熱至460°C，得到加熱後的鋁 合金鑄錠。
[0044] 1. 3利用大變形量軋制工藝對1. 2中得到的加熱後的鋁合金鑄錠在溫度為300°C 的條件下，預留60 %變形量進行熱軋，得到中間鋁合金板材。
[0045] 1.4將1.3中得到的中間鋁合金板材在270°C下進行第二次熱軋，得到厚度為 16. Omm的錯合金板材。
[0046] 根據GB/T22641-2008對1. 4中得到的鋁合金板材進行測試，測試結果參見表1，表 1為本發明製備的5繫船用鋁合金板材的性能參數，由表1可知，本發明製備的鋁合金板材 符合國家標準，滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能和力學性能的使用要求。
[0047] 實施例3
[0048] I. 1將鎂元素質量分數為4. 9%的5083鋁合金鑄錠在均熱溫度為560°C的條件下 進行均勻化熱處理，20小時後再開始冷卻，冷卻到300°C後，得到均勻化熱處理後的鋁合金 鑄錠。
[0049] 1. 2將I. 1中得到的均勻化熱處理後的鋁合金鑄錠加熱至470°C，得到加熱後的鋁 合金鑄錠。
[0050] 1. 3利用大變形量軋制工藝對1. 2中得到的加熱後的鋁合金鑄錠在溫度為330°C 的條件下，預留70 %變形量進行熱軋，得到中間鋁合金板材。
[0051] 1.4將1.3中得到的中間鋁合金板材在280°C下進行第二次熱軋，得到厚度為 20. Omm的錯合金板材。
[0052] 根據GB/T22641-2008對1. 4中得到的鋁合金板材進行測試，測試結果參見表1，表 1為本發明製備的5繫船用鋁合金板材的性能參數，由表1可知，本發明製備的鋁合金板材 符合國家標準，滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能和力學性能的使用要求。
[0053] 表1本發明製備的5繫船用鋁合金板材的性能參數
[0054]
【權利要求】
1. 一種5系鋁合金板材的生產方法，其特徵在於，包括以下步驟： A) 將鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理，再冷卻後，得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠；所 述鋁合金鑄錠的鎂質量分數為4. 0 %?4. 9 % ; B) 將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱，進行第一次預留變形量熱軋，得到中間鋁合金 板材； C) 將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋，得到鋁合金板材。
2. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述均勻化熱處理的溫度為425°C? 565°C ;所述均勻化熱處理的時間為15?20小時。
3. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述冷卻為自然冷卻；所述冷卻後的 溫度為260?350°C。
4. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述步驟B)中加熱的溫度為 450°C ?470°C。
5. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述第一次預留變形量熱軋中，預留 變形量為50%?70%。
6. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述第一次預留變形量熱軋的溫度 為 260°C ?350°C。
7. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述第二次熱軋的溫度為小於等於 280。。。
8. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述第一次預留變形量熱軋中，所述 熱軋的道次為5?10個；所述第二次熱軋中，所述熱軋的道次為5?10個。
9. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述鋁合金板材的厚度> 10. 0mm。
10. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述鋁合金板材為5083合金HI 16 態錯合金板材。
【文檔編號】C22F1/04GK104404411SQ201410777345
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】王軍, 李偉, 伍彬 申請人:西南鋁業（集團）有限責任公司