[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)塑性混晶結(jié)構(gòu)鋁-鎂合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710609206.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN107312986B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查敏;孟祥濤;王慧遠(yuǎn);姜啟川;王珵;楊治政;王金國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/047
• 分類號(hào): C22F1/047
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)塑性混晶結(jié)構(gòu)鋁?鎂合金的制備方法，該制備方法包括均質(zhì)化處理、中間退火輔助大壓下量控制軋制兩個(gè)步驟。具體包括為：首先通過高溫均質(zhì)化處理消除鑄態(tài)組織中元素宏觀偏析并實(shí)現(xiàn)合金元素高固溶化，然后通過控制軋制變形結(jié)合中間退火處理引入高密度位錯(cuò)并促進(jìn)再結(jié)晶細(xì)化晶粒；該方法制備的鋁?鎂合金組織中納米晶、超細(xì)晶與微米晶混雜共存；與單一納米晶或超細(xì)晶組織相比，該混晶結(jié)構(gòu)鋁?鎂合金具有高強(qiáng)塑性。混晶結(jié)構(gòu)組織有利于塑性變形過程中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、積累和儲(chǔ)存，有效防止了納米晶金屬材料塑性應(yīng)變局部集中，顯著提高了材料的加工硬化和塑性變形能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高強(qiáng)塑性混晶結(jié)構(gòu)鋁-鎂合金的制備方法。

背景技術(shù)

鋁-鎂合金密度低、比強(qiáng)度高、具有良好的加工性能、抗腐蝕性能、焊接性能和抗疲勞強(qiáng)度，且價(jià)格低廉。高強(qiáng)度鋁-鎂合金成為替代傳統(tǒng)鋼鐵零部件的熱門候選材料，在航空航天、交通運(yùn)輸和建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)變形鋁-鎂合金的強(qiáng)度很難與鋼材媲美。利用大變形技術(shù)可以大幅度提高鋁-鎂合金的強(qiáng)度，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，高強(qiáng)度非熱處理鋁-鎂合金的制備方法主要有：高壓扭轉(zhuǎn)、等通道角擠壓、機(jī)械冶金法等。然而，高強(qiáng)度鋁-鎂合金通常塑性較低，嚴(yán)重限制了其工業(yè)應(yīng)用。本發(fā)明給出一種高強(qiáng)塑性混晶結(jié)構(gòu)鋁-鎂合金的制備方法，獲得的納米晶、超細(xì)晶、微米晶混合共存的混晶結(jié)構(gòu)有利于塑性變形過程的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、積累和儲(chǔ)存，有效防止變形過程中局部塑性應(yīng)變集中，顯著提高了材料的塑性變形能力。本發(fā)明方法簡單、可靠，能夠制備較大尺寸樣品、易于推廣應(yīng)用，非常適合于批量生產(chǎn)高強(qiáng)塑性混晶鋁-鎂合金板材。該發(fā)明方法亦可適用于鎂合金、鈦合金等難變形金屬材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種工藝簡單、高效，且易于批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用的高強(qiáng)塑混晶結(jié)構(gòu)(納米晶、超細(xì)晶、微米晶共存)鋁-鎂合金的制備方法，顯著提高了不可時(shí)效硬化鋁-鎂合金的強(qiáng)度和塑性。

一種高強(qiáng)塑性混晶結(jié)構(gòu)鋁-鎂合金的制備方法，該制備方法包括均質(zhì)固溶處理、中間退火輔助大壓下量控制軋制兩個(gè)步驟，通過均質(zhì)化處理、中間退火輔助大壓下量控制軋制，促進(jìn)微觀非均勻變形及部分再結(jié)晶，制備出納米晶/超細(xì)晶與微米晶共存的混晶結(jié)構(gòu)高強(qiáng)塑鋁-鎂合金，該制備方法包括以下步驟：

(1)高溫均質(zhì)固溶處理：將固溶鎂含量大于5％的鑄造鋁-鎂合金進(jìn)行450-600攝氏度保溫100-300分鐘的均質(zhì)化熱處理，消除鑄態(tài)組織中元素宏觀偏析并實(shí)現(xiàn)合金元素高固溶化；

(2)中間退火輔助大壓下量控制軋制：將上述均質(zhì)態(tài)樣品進(jìn)行大壓下量控制軋制變形，其中每道次壓下量大于等于50％，樣品表面無明顯微裂紋產(chǎn)生；將軋制變形樣品置于空氣加熱爐或鹽浴爐中，在200-400攝氏度保溫1-45分鐘，消除內(nèi)應(yīng)力，形成回復(fù)或再結(jié)晶組織；然后繼續(xù)進(jìn)行壓下量大于等于50％的軋制加工。

反復(fù)進(jìn)行步驟(2)，直至樣品的總壓下量達(dá)到75％以上，獲得同時(shí)具有高強(qiáng)度和高塑性的混晶結(jié)構(gòu)鋁-鎂合金板材。

優(yōu)選的，步驟(1)所述均質(zhì)熱處理溫度為480-580攝氏度，保溫時(shí)間為150-250分鐘。

優(yōu)選的，步驟(2)所述每道次壓下量為50-70％，總壓下量為75％以上；所述中間退火溫度為250-350攝氏度，保溫時(shí)間為5-30分鐘。

采用以上技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明提供一種能夠制備大尺寸板材、工藝簡單、高效，適合于批量生產(chǎn)具有高強(qiáng)塑性混晶結(jié)構(gòu)鋁-鎂合金的制備方法，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明制備的鋁-鎂合金所含合金元素僅有兩種，有利于回收再利用；本發(fā)明制備的鋁-鎂合金中所加入的鎂元素含量較高，有利于促進(jìn)微觀非均勻變形和位錯(cuò)繁殖、演化及再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)；

(2)中間退火輔助大壓下量控制軋制能有效減少材料內(nèi)應(yīng)力，有利于增加變形量獲得混晶中的超細(xì)晶/納米晶；同時(shí)，也利于提高材料的變形能力及成品率；