[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度鋁合金的溫壓制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510630872.0
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105149592B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成章;雷健;袁福安;石少軍
• 申請（專利權(quán)）人: 東風(fēng)商用車有限公司
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16;B22F3/24;C22F1/04
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司42215
• 代理人: 王健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁合金的制備方法，尤其涉及一種高強(qiáng)度鋁合金的溫壓制備方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高強(qiáng)鋁合金是廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、汽車制造等重要工業(yè)領(lǐng)域，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌等諸多優(yōu)良特性。世界各國對高強(qiáng)鋁合金的制備及研究尤為關(guān)注。這些材料具有較高的抗拉強(qiáng)度，并且還能保持較高的韌性和耐腐蝕性，在很多領(lǐng)域已逐漸取代了價格昂貴的鈦合金。

目前，高強(qiáng)鋁合金的制備方法很多，如鑄造法、噴射成形法、電磁攪拌法及粉末冶金法等。粉末冶金法是以金屬或復(fù)合粉末作為原料，經(jīng)過成形、燒結(jié)等過程制成金屬材料、復(fù)合材料及各種類型材料的工藝技術(shù)，其制備的鋁合金材料具有組織均勻、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成形性好、加工量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于金屬鋁本身性質(zhì)活躍，易鈍化，導(dǎo)致鋁合金粉難于燒結(jié)，造成致密度較低、孔隙率較高、缺陷較多、機(jī)械性能較差等問題，直接制約了粉末冶金鋁制品更為廣闊的應(yīng)用，因此后期還需增加諸如擠壓、鍛造、軋制等多個工序以彌補(bǔ)粉末冶金產(chǎn)品性能方面的不足，致使成本增加，工藝繁瑣。

如中國發(fā)明專利公告號：CN1390964A，公開日：2003年1月15日的發(fā)明專利公開了一種粉末鋅鋁合金塊材料的制備方法，它是在傳統(tǒng)澆鑄法制得鋅鋁合金錠的基礎(chǔ)上，采用傳統(tǒng)的澆鑄法熔煉鋅鋁合金錠：利用坩堝電阻爐熔化鋅錠、鋁錠，熔化溫度為 800℃±50℃，加入含銅及稀土等強(qiáng)化元素的中間合金，經(jīng)保溫處理后，再經(jīng)除渣、精煉， 得合金錠；其中，稀土為鑭、鈰的混合稀土，強(qiáng)化元素還有鉻、鎳、鎂、鈦、硼或硅， 中間合金占總合金錠的4-7wt％，應(yīng)用單輥急冷法制得微晶脆性合金帶，再把合金帶打磨成粉末，然后裝模進(jìn)行溫壓燒結(jié)，最后脫模得到制成品。但該工藝成本較高，產(chǎn)品致密度低、孔隙率高，容易產(chǎn)生較多的缺陷，機(jī)械性能差，不便于大規(guī)模批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)粉末冶金燒結(jié)鋁合金技術(shù)存在產(chǎn)品致密度低、孔隙率高、缺陷多、機(jī)械性能差以及工藝繁瑣等缺陷和不足，提供一種生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)較少、成本低廉、產(chǎn)品缺陷少、機(jī)械性能良好的一種高強(qiáng)度鋁合金的溫壓制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種高強(qiáng)度鋁合金的溫壓制備方法，其特征在于包括以下步驟：

a、冷壓成形：用電子天平稱量一定量鋁合金粉末或增強(qiáng)相、鋁合金混合粉末，鋁合金粉末的粒徑為1-20μm，裝入模具，并在常溫條件下在壓機(jī)上壓制成初坯，冷壓成形工藝在壓機(jī)中進(jìn)行，成形壓力400-500MPa、保壓時間5-15min；

b、溫壓成形：將冷壓成形工藝所得初坯置于真空環(huán)境下，在溫度為250℃-350℃、壓力為100-300MPa的條件下保溫1-3h，溫壓成形工藝在真空熱壓爐中進(jìn)行；

c、氣氛無壓燒結(jié)：通入氬氣作為保護(hù)氣氛，在無壓環(huán)境下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為500-600℃，并保溫2-5h；

d、熱處理：將高溫?zé)Y(jié)后的材料采用固溶處理，熱處理工藝在高溫箱式爐中進(jìn)行，具體在460-480℃下保溫1-3h固溶處理后淬火，淬火后在100-150℃下保溫12-36h進(jìn)行時效處理。

所述步驟c中氣氛無壓燒結(jié)工藝在箱式氣氛爐中進(jìn)行，燒結(jié)溫度500-600℃，并保溫2-5h。

本發(fā)明的有益效果是：

1．本發(fā)明具有更高的原料利用率，能有效降低原料成本，且試樣具有均勻的組織以及較穩(wěn)定的性能，溫壓成形過程是粉末顆粒重排、彈性變形、塑性變形綜合作用的結(jié)果，顆粒重排作用于整個溫壓成形過程，能夠使試樣基體獲得較高的填充密度。

2．本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短、材料利用率高、成本低廉，通過冷壓成形、溫壓成形、氣氛無壓燒結(jié)、熱處理等工藝能得到組織均勻、致密度高及機(jī)械性能良好的鋁合金材料，能夠滿足工業(yè)需求，便于大規(guī)模工業(yè)化運(yùn)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明2024鋁合金粉末制備試樣的壓縮強(qiáng)度應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。

圖3是本發(fā)明5083鋁合金粉末制備試樣的壓縮強(qiáng)度應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。

圖4是本發(fā)明6061鋁合金粉末制備試樣的壓縮強(qiáng)度應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。

圖5是本發(fā)明7055鋁合金粉末制備試樣的壓縮強(qiáng)度應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。

圖6是本發(fā)明7055鋁合金粉末制備試樣的壓縮斷口微觀形貌圖。

圖7是本發(fā)明7055鋁合金粉末制備試樣的拉伸強(qiáng)度應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。