一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法技術

本發(fā)明專利技術屬于高性能鋁合金材料熱處理工藝技術領域，公開了一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法，步驟如下：一、將鋁合金在擠壓設備上進行擠壓；二、將擠壓后的擠壓壁板在擠壓設備上在線冷卻至室溫；三、將冷卻至室溫后的擠壓壁板進行兩次退火處理，第一次退火溫度高于第二次退火溫度；四、將熱處理后的擠壓壁板進行展開矯形，處理至最終狀態(tài)。本發(fā)明專利技術通過對擠壓壁板的在線快速冷卻保留部分變形儲能，隨后采取高溫+中溫相結合的退火工藝，利用再結晶組織消除擠壓效應帶來的各向異性，從而獲得具有低各向異性鋁合金整體擠壓壁板。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于高性能鋁合金材料熱處理工藝，特別涉及一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法。

技術介紹

1、隨著我國航空、航天以及艦船領域的快速發(fā)展，對于機身的輕量化、高可靠以及低制造成本提出了更高的要求。采用鋁合金整體擠壓壁板替代傳統(tǒng)的厚板機加工、薄板+型材的鉚接或焊接等方式已經(jīng)成為提高材料利用率，增加結構可靠性并降低結構重量的重要措施。

2、隨著國內大型擠壓設備的不斷投入使用，國內已經(jīng)可以實現(xiàn)5系、7系以及2系寬幅整體擠壓壁板的制備，最大幅寬可以達到1800mm，并形成了相應的擠壓、退火、展平以及熱處理等相應的技術。由于帶筋壁板擠壓抗力較大，為了避免擠壓溫升導致的過燒，整體壁板擠壓過程中通常采取略低的擠壓溫度，然后在擠壓過程中采取自然空冷方式冷卻，為了便于后續(xù)的展開與矯形，多采取中溫單級退火的工藝消除加工硬化行為，降低強度提高塑性。中溫單級退火基本不會使擠壓壁板的宏觀組織發(fā)生太大變化，擠壓時的“擠壓效應”會得以保留，這就導致制備的壁板存在較為嚴重的各向異性，擠壓方向的強度、伸長率以及斷裂韌度遠高于垂直擠壓方向，實際應用時制約了擠壓壁板性能的發(fā)揮，大幅度降低了其減重效益及安全裕度。

技術實現(xiàn)思路

1、專利技術目的：針對現(xiàn)有鋁合金整體擠壓壁板各向異性顯著的問題，專利技術一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法，通過對擠壓壁板的在線快速冷卻保留部分變形儲能，隨后采取高溫+中溫相結合的退火工藝，利用再結晶組織消除擠壓效應帶來的各向異性，從而獲得具有低各向異性鋁合金整體擠壓壁板。

2、技術方案

3、一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法，步驟如下：

4、一、將鋁合金在擠壓設備上進行擠壓；

5、二、將擠壓后的擠壓壁板在擠壓設備上在線冷卻至室溫；

6、三、將冷卻至室溫后的擠壓壁板進行兩次退火處理，第一次退火溫度高于第二次退火溫度；

7、四、將熱處理后的擠壓壁板進行展開矯形，處理至最終狀態(tài)。

8、進一步，步驟二中，冷卻方式尾在線噴淋室溫水貨將擠壓壁板穿過帶有室溫循環(huán)水的冷卻水槽。通過快速冷卻的方式，使擠壓壁板快速降溫至室溫，避免了擠壓完畢后采取空氣冷卻方式，由于速度較慢使擠壓壁板發(fā)生了“退火”效應，降低了擠壓帶來的變形儲能。

9、進一步，步驟三中，第一次退火工藝為475℃～530℃到溫入爐，金屬到溫后保溫15～60min。相對于傳統(tǒng)的退火時隨爐升溫加熱方式，采取本專利技術規(guī)定的高溫到溫入爐的方式可以最大程度避免隨爐緩慢升溫時產(chǎn)生的“退火”效應，該效應可消除擠壓時的變形儲能，抑制再結晶的發(fā)生，使組織仍保持較強的取向性。采取本專利技術的高溫到溫入爐后，可使擠壓壁板迅速達到可發(fā)生再結晶的溫度，從而在規(guī)定時間范圍內發(fā)生相對充分的再結晶。經(jīng)過大量的試驗統(tǒng)計，15min～60min的保溫時間既可以保障擠壓壁板再結晶的發(fā)生，又可以避免高溫保溫時間過長，誘發(fā)局部晶粒長大。

10、進一步，步驟三中，第一次退火后將爐溫快速降低至360℃～440℃，保溫2～4h，隨爐緩冷至150℃～200℃，出爐空冷至室溫。本步驟采取的快速降溫至360℃～440℃，避免了緩慢降溫導致局部晶粒長大，此外，在360℃～440℃下保溫2～4h則可以充分消除擠壓壁板的加工硬化供應，而隨爐緩冷則可以使鋁合金中的析出相在平衡狀態(tài)下緩慢析出長大，進一步降低擠壓壁板的強度，同時避免出爐快冷產(chǎn)生的“淬火”效應。通過大量試驗統(tǒng)計結果，當隨爐冷卻至150℃～200℃范圍時，鋁合金的“淬火”效應已經(jīng)非常弱，不會對性能產(chǎn)生太大影響，因此，為了提高生產(chǎn)效率，出爐空冷。

11、進一步，所述方法適用于2系、5系、7系鋁合金。上述三種合金屬于高性能鋁合金材料，應用量和應用范圍廣泛，而且整體壁板是上述三種合金的主要發(fā)展趨勢，因此，本專利技術主要針對上述三種合金體系的整體壁板。

12、進一步，步驟一中，對于2系鋁合金，擠壓溫度范圍為360℃～390℃。針對2系鋁合金的熱工藝塑性特點，本專利技術通過大量的試驗研究表明2系鋁合金在360℃～390℃溫度下具備良好熱工藝塑性的同時，還可以在擠壓過程中位錯不會完全回復，保留一定的變形儲能，從而為后續(xù)的高溫退火時再結晶組織的形成提供保障。

13、進一步，步驟一中，對于5系鋁合金，擠壓溫度范圍為420℃～460℃。針對5系鋁合金的熱工藝塑性特點，本專利技術通過大量的試驗研究表明2系鋁合金在420℃～460℃溫度下具備良好熱工藝塑性的同時，還可以在擠壓過程中位錯不會完全回復，保留一定的變形儲能，從而為后續(xù)的高溫退火時再結晶組織的形成提供保障。

14、進一步，步驟一中，對于7系鋁合金，擠壓溫度范圍為320℃～350℃。針對7系鋁合金的熱工藝塑性特點，本專利技術通過大量的試驗研究表明2系鋁合金在320℃～350℃溫度下具備良好熱工藝塑性的同時，還可以在擠壓過程中位錯不會完全回復，保留一定的變形儲能，從而為后續(xù)的高溫退火時再結晶組織的形成提供保障。

15、綜上所述，本專利技術的有益效果如下：

16、1、可在現(xiàn)有裝備以及生產(chǎn)工藝流程中進行適當調整即可獲得良好的效果，便于工業(yè)化實施；

17、2、可大幅度改善鋁合金整體擠壓壁板的各向異性。

本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

1.一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法，其特征在于：步驟如下：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟二中，冷卻方式尾在線噴淋室溫水貨將擠壓壁板穿過帶有室溫循環(huán)水的冷卻水槽。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中，第一次退火工藝為475℃～530℃到溫入爐，金屬到溫后保溫15～60min。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中，第一次退火后將爐溫快速降低至360℃～440℃，保溫2～4h，隨爐緩冷至150℃～200℃，出爐空冷至室溫。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法適用于2系、5系、7系鋁合金。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于：步驟一中，對于2系鋁合金，擠壓溫度為360℃～390℃。

7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于：步驟一中，對于5系鋁合金，擠壓溫度范圍為420℃～460℃。

8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于：步驟一中，對于7系鋁合金，擠壓溫度范圍為320℃～350℃。

【技術特征摘要】

1.一種降低鋁合金整體擠壓壁板各向異性的方法，其特征在于：步驟如下：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟二中，冷卻方式尾在線噴淋室溫水貨將擠壓壁板穿過帶有室溫循環(huán)水的冷卻水槽。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中，第一次退火工藝為475℃～530℃到溫入爐，金屬到溫后保溫15～60min。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中，第一次退火后將爐溫快速降低至360℃～440℃，保溫2～4h，隨爐緩冷...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳忱，朱怡超，何志平，李國愛，高占平，邱晨陽，劉振楠，
申請(專利權)人：中國直升機設計研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：