一种粗晶铝合金的制备方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202311754516.0 | 申请日 | 2023-12-19 | 公开(公告)号 | CN117737621A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 西南铝业(集团)有限责任公司; | 发明人 | 齐保; 王能均; 孙文斌; 董浩; 王瑞雪; 唐宗元; 张若曦; 朱聪; 罗鹍; 伍彬; 李政龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种粗晶 铝 合金 的制备方法，包括以下步骤：A)将 铝合金 铸锭 进行加热，再进行热粗轧，得到 轧制 铝合金；B)将所述轧制铝合金进行固溶淬火，再进行预拉伸；C)将步骤B)得到的铝合金进行 退火 。本 申请 提供了一种粗晶铝合金的制备方法，其通过引入特定的预拉伸和高温退火 温度 ，两者配合作用以保证制备了厘米级粗晶铝合金。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种粗晶铝合金的制备方法，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种粗晶铝合金的制备方法技术领域背景技术[0002] 金属材料的晶粒尺寸对性能有重要影响，特别是功能性材料，由于合金晶粒取向带来的不同物化性能差异，使得单晶或粗晶材料在激光、半导体、磁性、织构演变等领域有重要作用。金属单晶体制备极其困难，相对来说制备难度较低的粗晶材料成为满足需求的次级选择。目前，绝大多数粗晶金属材料制备工艺多停留在实验室阶段，制备工艺复杂，工件较小，得到的粗晶尺寸停留在毫米级，实际工程应用面难以扩大。 [0003] 公开号为CN108130496A的中国专利公开了一种铝合金宏观粗晶及单晶的制备方法，其通过将板材依次进行固溶淬火→预变形→退火水淬→中温预变形→中温退火反复热处理变形，其中退火温度480～530℃，保温24～72h，其采用中温预变形由于需要在350～450℃温度下拉伸，工业化实施困难，且固溶退火占用加热炉时间长，设备运行效率低下；预变形量超过2％工业化生产时极容易引发断带，设备运行风险极高；且该专利实现的铝合金最大粗晶尺寸仅达到40mm，依旧没有满足粗晶铝合金的制备。因此，亟需一种工艺控制简化、高效率、易工程化实现粗晶铝合金的制备方法，扩大应用面。 发明内容[0004] 本发明解决的技术问题在于提供一种粗晶铝合金的制备方法，其制备的铝合金的粗晶尺寸达厘米级。 [0005] 有鉴于此，本申请提供了一种粗晶铝合金的制备方法，包括以下步骤： [0007] B)将所述轧制铝合金进行固溶淬火，再进行预拉伸； [0008] C)将步骤B)得到的铝合金进行退火； [0009] 所述预拉伸的拉伸量为1～2％，所述退火的温度为550～600℃。 [0010] 优选的，所述加热的温度为400～500℃，保温时间为1～5h。 [0011] 优选的，所述热粗轧的开轧温度为420～490℃，终轧温度为250～350℃。 [0012] 优选的，所述固溶淬火的温度为500～550℃，保温时间为0.5～1h。 [0013] 优选的，所述固溶淬火采用室温水冷，所述淬火的冷却速率＞100℃/min。 [0014] 优选的，所述预拉伸的拉伸量为1～1.5％。 [0015] 优选的，所述退火的温度为550～580℃，加热系数为0.5～1.0mm/min，保温时间为0.5～1h。 [0016] 优选的，所述退火之后还包括室温水喷淋冷却，所述冷却速率为100～150℃/min。 [0017] 优选的，所述铝合金铸锭的成分以质量百分比计包括：Si：0.20～0.60％，Fe：≤0.35％，Cu：≤0.10％，Mn：≤0.10％，Mg：0.45～0.90％，Cr：≤0.10％，Zn：≤0.10％，Ti：≤ 0.10％，余量为Al。 [0018] 优选的，所述粗晶铝合金的晶粒尺寸为1.0～2.0cm。 [0019] 本申请提供了一种粗晶铝合金的制备方法，其对铝合金铸锭包括依次进行的加热、热粗轧、固溶淬火、预拉伸和退火；在粗晶铝合金的制备过程中，固溶淬火消除了热粗轧铝合金的位错，而后预拉伸重新引入位错，通过控制拉伸量控制位错引入量，达到触发晶粒异常长大的临界值，最后进行高温退火，在足够热驱动力的作用下，晶粒发生异常长大，小尺寸晶粒相互吞并长大，最后得到了厘米级的粗晶铝合金。附图说明 [0020] 图1为实施例1制备的厘米级粗晶铝合金板材的实物照片； [0021] 图2为实施例2制备的厘米级粗晶铝合金板材的实物照片； [0022] 图3为实施例3制备的厘米级粗晶铝合金板材的实物照片； [0023] 图4为对比例制备的粗晶铝合金板材的实物照片。 具体实施方式[0025] 鉴于现有技术中铝合金粗晶尺寸的需求以及现有制备方法不能得到厘米级粗晶铝合金的问题，本申请提供了一种粗晶铝合金的制备方法，其通过引入特定的预拉伸和高温退火温度，两者配合作用以保证制备了厘米级粗晶铝合金；具体的，本发明实施例公开了一种粗晶铝合金的制备方法，包括以下步骤： [0026] A)将铝合金铸锭进行加热，再进行热粗轧，得到轧制铝合金； [0027] B)将所述轧制铝合金进行固溶淬火，再进行预拉伸； [0028] C)将步骤B)得到的铝合金进行退火； [0029] 所述预拉伸的拉伸量为1～2％，所述退火的温度为550～600℃。 [0030] 在铝合金制备过程中，本申请首先将铝合金铸锭进行加热，再进行热粗轧，以得到轧制铝合金，在此过程中，所述铝合金铸锭的制备方法按照本领域技术人员熟知的方式进行，对此本申请不进行特别的限制。所述加热以使铝合金铸锭达到加热温度区间，使铝合金铸锭具有加工变形的塑性，以为后期得到厘米级铝合金作准备。所述加热的温度为400～500℃，保温时间为1～5h，示例的，所述加热的温度为400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、 450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃，所述保温时间为1h、2h、3h、4h或5h。所述热粗轧以使铝合金呈现一定的厚度，通过控制热粗轧的终轧温度一定程度上增加储能，在固溶淬火时有利于细化晶粒尺寸。所述热粗轧的开轧温度为420～490℃，终轧温度为250～350℃，具体的，所述热粗轧的开轧温度为420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃或490℃，所述终轧温度为250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃或350℃。所述热粗轧的具体方式按照本领域技术人员熟知的方式进行，对此本申请不进行特别的限制。 [0031] 本申请然后将轧制铝合金进行固溶淬火，再进行预拉伸；所述固溶淬火以消除轧制铝合金中的位错，有利于细化晶粒尺寸，细化的晶粒尺寸在预拉伸时更容易获得均匀的变形，使得晶粒异常长大均匀性提高，避免局部晶粒尺寸相差过大，再通过预拉伸控制位错引入量，达到触发晶粒异常长大的临界值。所述固溶淬火的温度为500～550℃，保温时间为0.5～1h；所述固溶淬火采用室温水冷，所述淬火的冷却速率＞100℃/min；具体的，所述固溶淬火的温度为500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃，所述保温时间为0.5h、0.6h、 0.7h、0.8h、0.9h或1.0h；所述淬火的冷却速率为110～150℃/min，具体的，所述淬火冷却速率为110℃/min、120℃/min、130℃/min、140℃/min或150℃/min。所述预拉伸的拉伸量为1～2％，具体的，所述预拉伸的拉伸量为1～2％，更具体地，所述预拉伸的拉伸量为1％、 1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％。 [0032] 按照本发明，最后将预拉伸后的铝合金进行退火，所述退火在较高温度下进行，使得晶粒在足够的热驱动力下长大，且由于上述预拉伸变形量已达到临界值，此温度下进行退火发生晶粒的异常长大，小尺寸晶粒相互吞并长大，异常长大晶粒长大到厘米级尺寸。所述退火的温度为550～600℃，加热系数为0.5～1.0mm/min，保温时间为0.5～1h；具体的，所述退火的温度为550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃，所述加热系数为0.5mm/min、0.6mm/min、0.7mm/min、0.8mm/min、0.9mm/min或1.0mm/min，所述保温时间为0.5h、0.6h、 0.7h、0.8h、0.9h或1.0h；所述退火的加热时间为加热系数乘以铝合金的厚度。所述退火之后还包括室温水喷淋冷却，所述冷却速率为100～150℃/min，具体的，所述冷却速率为100℃/min、110℃/min、120℃/min、130℃/min、140℃/min或150℃/min。 [0033] 本申请提供的粗晶铝合金的制备方法主要适用的铝合金的成分，以质量百分比计，包括：Si：0.20～0.60％，Fe：≤0.35％，Cu：≤0.10％，Mn：≤0.10％，Mg：0.45～0.90％，Cr：≤0.10％，Zn：≤0.10％，Ti：≤0.10％，余量为Al；更具体地，Si：0.25～0.55％，Fe：≤0.20％，Cu：≤0.08％，Mn：≤0.08％，Mg：0.50～0.80％，Cr：≤0.08％，Zn：≤0.08％，Ti：≤ 0.08％，余量为Al。 [0034] 本发明提供粗晶铝合金的制备工艺路线和工艺，提供了一种工艺控制简化、高效率、易工程化实现、粗晶尺寸达厘米级的铝合金板材制备方法。本发明通过特殊的变形及热处理工艺，制备得到了1.0～2.0cm的厘米级粗晶铝合金。 [0035] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的粗晶铝合金的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。 [0036] 实施例1 [0037] 按质量百分比计，生产厘米级粗晶铝合金板材的铸锭成分包括：Si：0.50％，Fe：0.17％，Cu：0.01％，Mn：0.01％，Mg：0.65％，Cr：0.01％，Zn：0.01％，Ti：0.01％，余量为Al及不可避免的杂质。 [0038] 工艺路线包括：铸锭→加热→热粗轧→固溶淬火→预拉伸→成品退火；具体步骤为： [0039] 将铸锭加热至490℃，保温4h后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490℃，粗轧至12.0mm，终轧温度为280℃；将热粗轧板材剪切成成品所需长度，剪切后的热粗轧板材采用辊底炉进行固溶淬火，固溶温度540℃，保温0.8h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温；将冷却至室温的固溶淬火板材在拉伸机上进行预拉伸，预拉伸量为1.5％；将得到的预拉伸板再次采用辊底炉进行成品退火，退火板材升温速率控制在 0.6mm/min，到达退火温度560℃时间控制在7.2min以内，保温0.5h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温，得到晶粒尺寸为1.5cm的粗晶铝合金板材，实物照片如图1所示。 [0040] 实施例2 [0041] 按质量百分比计，生产厘米级粗晶铝合金板材的铸锭成分包括：Si：0.50％，Fe：0.17％，Cu：0.01％，Mn：0.01％，Mg：0.65％，Cr：0.01％，Zn：0.01％，Ti：0.01％，余量为Al及不可避免的杂质。 [0042] 工艺路线包括：铸锭→加热→热粗轧→固溶淬火→预拉伸→成品退火；具体步骤为： [0043] 将铸锭加热至490℃，保温4h后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490℃，粗轧至10.0mm，终轧温度为300℃；将热粗轧板材剪切成成品所需长度，剪切后的热粗轧板材采用辊底炉进行固溶淬火，固溶温度540℃，保温0.6h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温；将冷却至室温的固溶淬火板材在拉伸机上进行预拉伸，预拉伸量为1.0％；将得到的预拉伸板再次采用辊底炉进行成品退火，退火板材升温速率控制在 0.6mm/min，到达退火温度560℃时间控制在6.0min以内，保温0.5h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温，得到晶粒尺寸为1.0cm的粗晶铝合金板材，实物照片如图2所示。 [0044] 实施例3 [0045] 按质量百分比计，生产厘米级粗晶铝合金板材的铸锭成分包括：Si：0.50％，Fe：0.17％，Cu：0.01％，Mn：0.01％，Mg：0.65％，Cr：0.01％，Zn：0.01％，Ti：0.01％，余量为Al及不可避免的杂质。 [0046] 工艺路线包括：铸锭→加热→热粗轧→固溶淬火→预拉伸→成品退火，具体步骤为： [0047] 将铸锭加热至490℃，保温4h后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490℃，粗轧至20.0mm，终轧温度为320℃；将热粗轧板材剪切成成品所需长度，剪切后的热粗轧板材采用辊底炉进行固溶淬火，固溶温度540℃，保温1.0h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温；将冷却至室温的固溶淬火板材在拉伸机上进行预拉伸，预拉伸量为2.0％；将得到的预拉伸板再次采用辊底炉进行成品退火，退火板材升温速率控制在 0.6mm/min，到达退火温度560℃时间控制在12.0min以内，保温0.5h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温，得到晶粒尺寸为1.7cm的粗晶铝合金板材，实物照片如图3所示。 [0048] 对比例1 [0049] 按质量百分比计，生产厘米级粗晶铝合金板材的铸锭成分包括：Si：0.50％，Fe：0.17％，Cu：0.01％，Mn：0.01％，Mg：0.65％，Cr：0.01％，Zn：0.01％，Ti：0.01％，余量为Al及不可避免的杂质。 [0050] 工艺路线包括：铸锭→加热→热粗轧→固溶淬火→预拉伸→固溶淬火→中温预拉伸→中温退火，具体步骤为： [0051] 将铸锭加热至490℃，保温4h后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490℃，粗轧至12.0mm，终轧温度为280℃；将热粗轧板材剪切成成品所需长度，剪切后的热粗轧板材采用辊底炉进行固溶淬火，固溶温度510℃，保温2.0h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温；将冷却至室温的固溶淬火板材在拉伸机上进行预拉伸，预拉伸量为1.0％；将得到的预拉伸板再次采用辊底炉进行固溶淬火，固溶温度510℃，保温24h，保温完成后淬火，淬火采用室温水喷淋冷却，以120℃/min冷却至室温；将两次固溶淬火板材切取合适大小样件，在高温拉伸机上进行中温预拉伸，变形温度420℃，拉伸量为1％，完成后淬火冷却至室温；将中温预拉伸板材进行中温退火，退火温度480℃，保温48h，重复中温预变形和中温退火4次，得到晶粒尺寸为42mm的粗晶铝合金板材，实物照片如图4所示。 [0052] 本发明优化了厘米级粗晶铝合金板材制备工艺路线和工艺，提供了一种工艺控制简化、高效率、易工程化实现、晶粒尺寸达厘米级合金板材方法。本发明通过特殊的成品热处理工艺，获得厘米级粗晶铝合金板材。 [0053] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 [0054] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈