[發明專利]一種具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法

在審

• 申請號: 201710609199.1
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107177806A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 查敏;張洪敏;王慧遠;姜啟川;王珵;楊治政;王金國
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C22F1/047
• 分類號: C22F1/047
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

技術領域

本發明涉及金屬材料領域，特別是涉及一種具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法。

背景技術

鋁鎂合金作為工業應用中最廣泛的一類有色金屬結構材料，具有密度低、比強度高等優點。近年來，采用等通道轉角擠壓制備高強度鋁鎂合金的研究逐漸增多。但是，由于所獲得的細晶鋁鎂合金通常具有較弱的加工硬化能力，因而韌性較低，進而限制其廣泛應用。而且目前，對大變形二元鋁鎂合金的高溫超塑性的研究也比較少，主要工作集中在低固溶鎂含量(≤3wt％)鋁合金室溫性能的研究。造成這一情況的原因在于以下兩點：首先，低固溶鎂含量鋁合金在高溫變形時熱穩定差，極易發生晶粒長大，不利于超塑性的產生。其次，高固溶鎂含量鋁合金在大變形時極易產生裂紋，阻礙研究進行。本發明給出一種高強韌性及超塑性高固溶鎂含量鋁合金的制備方法，制備的合金具有多尺度混晶組織。室溫變形時，通過細晶與粗晶間的協調變形，有效的解決合金強韌性同時提高難的問題。同時，變形過程中引入大量空位，使得鎂原子在晶界處偏析，因而有效的抑制初期高溫變形中晶粒長大，同時，又可促進高溫變形過程中第二相的析出，最終促進超塑性產生。該方法工藝簡單、可靠，易于推廣，非常適用于制備具有高強韌性及超塑性的難變形高固溶鋁鎂合金，同時適用于其他難變形鎂合金及復合材料等。

發明內容

本發明的目的是提供了一種工藝可靠，易操作的用于制備具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法，該發明顯著提高了高固溶鋁鎂合金的變形量。

本發明的技術方案是：一種具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法，

該制備方法包括高溫均質化處理和退火輔助等通道轉角擠壓兩個步驟，具體步驟如下：

(1)高溫均質化處理：將高固溶鎂含量鋁-鎂合金鑄錠置于加熱爐，在400-600攝氏度保溫2-5小時，進行均質化處理；

(2)退火輔助等通道轉角擠壓：室溫條件下，將試樣放進等通道轉角擠壓模具進行2-3道次變形，采用Bc路徑，每道次應變量約為1；將經選定道次的擠壓樣品放在加熱爐中進行中間退火處理，溫度250-400攝氏度，時間30-650秒，后水淬至室溫；

(3)重復前述過程直至總應變量大于等于4，最終，獲得具有多尺度的混晶組織。

優選的，步驟(1)所述的Bc路徑是指每擠壓完一道次，將試樣以順時針或逆時針旋轉90度再進行下一道次擠壓；所述的高溫均質化處理溫度為450-550攝氏度，時間為3-4小時。

優選的，步驟(2)所述的中間退火溫度為275-350攝氏度，時間為60-600秒；所述的總應變量達4-7。

采用以上技術方案的有益效果是：本發明的目的是提供了一種工藝簡單可靠、易操作的用于制備具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法。該制備方法顯著提高了高固溶鎂含量鋁合金的大變形成形能力，且所制備的鋁合金具有多尺度混晶組織，同時提高了室溫強韌性和高溫超塑性。主要具備以下優點：

1)該制備方法采用高固溶二元鋁鎂合金，價格低廉，且成分簡單，為后續金屬的回收利用提供可能；

2)該制備方法采用室溫等通道轉角擠壓工藝，有效地避免晶粒長大；且在擠壓過程中引入大量空位促進鎂原子運動到晶界處，形成偏析，因而有效的抑制初期高溫變形中晶粒長大，同時，又可促進高溫變形過程中第二相的析出，最終促進超塑性變形；

3)該制備方法采用大變形結合中間退火，有效地促進大變形鋁合金的部分再結晶，去除材料在變形過程中產生的內應力，減少變形開裂，提高材料的加工變形能力；

4)該制備方法亦可用于制備難變形鎂合金及復合材料等。

附圖說明

圖1等通道轉角擠壓后的鋁合金混晶結構組織

圖2高溫拉伸后的鋁合金組織

具體實施方式

一種工藝簡單可靠、易操作的用于制備具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法。該制備方法顯著提高了高固溶鎂含量鋁合金的大變形成形能力，且所制備的鋁合金具有多尺度混晶組織，同時提高了室溫強韌性和高溫超塑性。

實施例一

(1)高溫均質化處理：將高固溶鎂含量的Al-5Mg合金鑄錠置于加熱爐，在500攝氏度保溫3小時，進行均質化退火處理；

(2)退火輔助等通道轉角擠壓：室溫條件下，將上述步驟(1)均質處理的Al-5Mg合金鑄錠放進等通道轉角模具中進行2道次變形(采用路徑Bc)，350攝氏度下保溫60秒后水淬直至室溫，再重復前述擠壓及退火工藝，最后進行擠壓2道次變形。綜上，共進行6道次變形。