[發明專利]高強度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應的控制方法

有效

• 申請號: 201310693788.4
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104711498A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 高志明;孫芳芳;馬宗青
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及鋁合金二次拉伸成型中材料表面質量的一種控制方法，更確切地說，本發明涉及鋁合金板材二次拉伸成型過程消除表面橘皮效應的熱處理工藝條件。

背景技術

鋁合金在拉伸成型過程中，產生表面橘皮效應。采用表面粗糙度（Ra）表征試樣表面橘皮效應程度。表面橘皮效應不僅影響了材料表面的美觀，而且使材料厚度不均勻，從而降低材料的力學性能。因此降低拉伸成型的試樣的表面粗糙化程度成為一個亟待解決的問題。材料表面粗糙化的產生是由于材料的微觀不均勻性及晶粒內部形變的不均勻性造成的。材料的表面粗糙化程度與材料的晶粒大小相關。

鋁合金的熱處理工藝（固溶溫度、保溫時間、淬火介質）對其晶粒大小有重要影響。固溶溫度過高，引起過燒；溫度過低，材料的固溶處理過程不充分，導致材料的力學性能降低。保溫時間越短，材料固溶處理過程不充分；時間過長導致晶粒長大。在一定范圍內，淬火介質的冷卻速度越大，晶粒越細小均勻，材料性能越好。熱處理的目的是得到細小均勻的組織，從而在拉伸變形過程中，材料的表面粗糙化降低。

采用表面粗糙度(Ra)表征試樣表面橘皮效應程度。表面橘皮效應不僅影響了材料表面的美觀,而且使材料厚度不均勻,從而降低材料的力學性能。因此降低拉伸成型的試樣的表面粗糙化程度成為一個亟待解決的問題。變形過程中試樣發生表面橘皮效應的原因是晶粒內部變形不一致，而且相鄰晶粒在晶界處的變形量不一致。試樣的晶粒越大，在拉伸成型過程中，其表面橘皮效應越明顯。預變形過程是材料內部缺陷增值的過程，改變了材料的內部結構。安利輝等利用鋁合金做了形變熱處理研究。研究表明預變形過程中，由于鋁基體析出細小的第二相和位錯等缺陷的產生，達到強化效果。預變形量7%—8%時，試樣內部產生大量位錯，導致原來試樣的組織結構和內部缺陷重新排列，二次變形過程中，變形抗力增大，表面粗糙度降低，達到了預變形的效果。

發明內容

本發明的技術目的在于克服現有技術的不足，為解決鋁合金板材拉伸成型時因為晶粒粗大而產生的表面橘皮效應，本發明給出了避免材料拉伸成型過程中產生表面橘皮效應的熱處理方法。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

高強度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應的控制方法，選擇退火態的鋁合金板材，制成標準的單軸拉伸試樣；將表面進行處理后，進行單軸拉伸,變形量控制在7%—8%的范圍內，變形速率ν=1mm/min；將預變形的試樣進行固溶處理，溫度為520—535℃，保溫時間為30—35min，淬火介質為水；進行二次變形，使總變形量達到10%；進行時效處理，時效溫度為175℃，保溫時間為12—15h。測其強度。其強度σ_0.2≥300MPa，σ_b≥391MPa，其表面粗糙度Ra不高于0.9μm。

使用水進行淬火，冷卻速度為600℃/s。

本發明提出了控制拉伸成型過程中鋁合金表面橘皮現象的辦法，預變形量7%—8%時，試樣內部產生大量位錯，導致原來試樣的組織結構和內部缺陷重新排列，二次變形過程中，變形抗力增大，表面粗糙度降低。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果。通過對預變形拉伸成型7%—8%的變形量控制，試樣內部產生大量位錯，導致原來試樣的組織結構和內部缺陷重新排列，在二次拉伸成型步驟，既避免了固溶處理過程中高強度鋁合金板材在拉伸過程中表面產生滑移線，預防了材料固溶處理的加熱過程中由于拉伸成型過程中材料變形量過大引起的表面橘皮效應。

附圖說明

圖1為本發明方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。

首先，根據本發明取一件需要拉伸成型的2219-“O”狀態的鋁合金板材，用線切割的方法，加工成單軸標準拉伸試樣。

步驟2，將2219鋁合金板材進行表面處理，其表面不允許有油污，不允許有影響表面質量的明顯劃傷、劃痕，表面油污需要清理掉，劃痕和劃傷需要清理掉。

步驟3，將表面處理的單軸拉伸標準試樣進行預拉伸變形，其變形量控制在7%—8%，變形速率ν=1mm/min。

步驟4，將預變形拉伸的試樣進行固溶處理，當爐溫升到525℃時，將試樣放入熱處理爐內，溫度精度為2℃，保溫時間為30—35min，冷卻介質采用自來水，冷卻速度為600℃/s。

步驟5，將試樣進行二次拉伸變形成型，兩次拉伸總變形量為10%，變形速率采用中等速率1mm/min。