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制作方法
【專(zhuān)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，屬于有色金屬合金【技術(shù)領(lǐng)域】。對(duì)于Mg6.10wt%，Mn0.51wt%，Zn0.81wt%，Er0.20wt%，Zr0.18wt%，雜質(zhì)總含量小于1wt%，其余為Al的Al-Mg-Mn-Zr-Er合金板材于470℃進(jìn)行20h的均勻化退火，結(jié)束后出爐空冷；然后410℃熱軋，壓下量為80%，得到10mm厚的熱軋板；經(jīng)350℃保溫2h，空冷后進(jìn)行60%壓下量的冷軋，得到4mm厚冷軋板，并于170℃保溫2h，最后空冷至室溫。本發(fā)明提出的軋制及熱處理工藝，通過(guò)Al3(Er,Zr)粒子的作用，得到一種具有較高強(qiáng)度的抗疲勞損傷的鋁合金板材。
【專(zhuān)利說(shuō)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬合金【技術(shù)領(lǐng)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(shù)背景
[0002]5XXX系鋁合金的強(qiáng)度及抗疲勞損傷性能一直以來(lái)都是科學(xué)家們廣泛關(guān)注的問(wèn)題。研究出一種能集強(qiáng)度和抗疲勞損傷性能都較為良好的鋁合金材料，對(duì)我國(guó)的航空、船舶、等國(guó)防工業(yè)有著極為重要的作用。近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)鋁合金的抗疲勞損傷性能的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:首先是外部因素對(duì)抗疲勞損傷性能的影響，它包括疲勞載荷大小、測(cè)試環(huán)境因素、疲勞載荷頻率等方面。其次是內(nèi)部顯微組織因素對(duì)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(nèi)第二相粒子以及晶粒間的取向差等等。本發(fā)明則是在以上技術(shù)背景的基礎(chǔ)上，針對(duì)添加微合金元素的Al-Mg系合金，經(jīng)過(guò)軋制及熱處理工藝，制備出具有較高強(qiáng)度及抗疲勞損傷性能的合金板材。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種適用于Al-Mg-Mn-Zr-Er合金板材的軋制及熱處理工藝，并通過(guò)合金中Er和Zr微量元素的協(xié)同作用，有效地提高鋁合金的強(qiáng)度及抗疲勞損傷性倉(cāng)泛。
[0004]本發(fā)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(zhì)元素總含量小于lwt%，其余含量為Al。其特征在于，包括以下步驟:
[0005]I)將合金鑄錠于470°C保溫20h進(jìn)行均勻化退火，結(jié)束后出爐空冷，并進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為410°C，壓下量為80%，得到1mm厚的熱軋板。再將此熱軋板于350°C保溫2h，空冷后進(jìn)行60%壓下量的冷軋，得到4mm厚板材；
[0006]2)對(duì)步驟I)所獲得的板材于170°C退火保溫2h，最后空冷至室溫。
[0007]本發(fā)明采用上述工藝方法，在合金中可以得到大量細(xì)小彌散的的Al3(Er，Zr)沉淀相，這種沉淀相在合金中能夠強(qiáng)烈地釘扎位錯(cuò)，使大量的位錯(cuò)在基體內(nèi)纏結(jié)并通過(guò)回復(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e(cuò)墻和大量的亞晶界，減少位錯(cuò)在晶界上的堆積，降低晶界上的應(yīng)力集中，當(dāng)裂紋沿著晶界擴(kuò)展時(shí)，其擴(kuò)展速率便得到降低。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0009]在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金中采用本發(fā)明所提出的軋制及熱處理工藝，能夠在合金中得到大量細(xì)小彌散的Al3(Er，Zr)沉淀相，這種沉淀相不僅能夠有效地提高力學(xué)性能，還能在保證力學(xué)性能的基礎(chǔ)上對(duì)合金的抗疲勞裂紋擴(kuò)展有好的影響，從而使合金的綜合性能得到提聞。
[0010]【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】(將坐標(biāo)名稱(chēng)改為中文)[0011]圖1Al-Mg-Mn-Zr-Er合金的疲勞裂紋擴(kuò)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(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
[0014]I)對(duì)于合金中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(zhì)元素總含量小于lwt%，其余含量為Al的鑄錠，于470°C進(jìn)行均勻化退火20h，并于410°C進(jìn)行80%壓下量的熱軋至10mm。再將此熱軋板經(jīng)350°C保溫2h，空冷后進(jìn)行60%壓下量的冷軋，得到4_厚板材。
[0015]2)對(duì)步驟I)中所獲得的4mm厚板材于170°C保溫2h，最后將其空冷至室溫。按金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法(GB228-2002)進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，數(shù)據(jù)列于表1。按金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法(GB/T6398-2000)進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展速率測(cè)試，曲線位于圖1。
[0016]對(duì)比例I
[0017]I)對(duì)于合金中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(zhì)元素總含量小于lwt%，其余含量為Al的鑄錠，于470°C進(jìn)行均勻化退火20h，并于410°C進(jìn)行80%壓下量的熱軋至10mm。再將此熱軋板經(jīng)350°C保溫2h，空冷后進(jìn)行60%壓下量的冷軋，得到4_厚板材。
[0018]2)對(duì)步驟I)中所獲得的4mm厚板材于350°C保溫2h，最后將其空冷至室溫。按金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法(GB228-2002)進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，數(shù)據(jù)列于表1。按金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法(GB/T6398-2000)進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展速率測(cè)試，曲線位于圖1。
[0019]對(duì)比例2
[0020]I)對(duì)于合金中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(zhì)元素總含量小于lwt%，其余含量為Al的鑄錠，于470°C進(jìn)行均勻化退火20h，并于410°C進(jìn)行80%壓下量的熱軋至10mm。再將此熱軋板經(jīng)350°C保溫2h，空冷后進(jìn)行60%壓下量的冷軋，得到4_厚板材。
[0021]2)對(duì)步驟I)中所獲得的4mm厚板材于230°C保溫6h后，空冷至室溫，進(jìn)行25%壓下量冷軋。按金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法(GB228-2002)進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，數(shù)據(jù)列于表1。按金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法(GB/T6398-2000)進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展速率測(cè)試，曲線位于圖1。
[0022]表1各狀態(tài)試樣拉伸性能
[0023]
【權(quán)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(zhì)元素總含量小于lwt%，其余含量為Al，其特征在于，包括以下步驟: 1)將合金鑄錠于470°C保溫20h進(jìn)行均勻化退火，結(jié)束后出爐空冷，并進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為410°C，壓下量為80%，得到1mm厚的熱軋板，再將此熱軋板于350°C保溫2h，空冷后進(jìn)行60%壓下量的冷軋，得到4mm厚板材； 2)對(duì)步驟I)所獲得 的板材于170°C退火保溫2h，最后空冷至室溫。
【文檔編號(hào)】C22C21/06GK104032192SQ201410101545
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】聶祚仁, 雷欣, 黃暉, 文勝平, 王歡, 劉家菊, 王為 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)