[發明專利]一種超高強韌性鋁-鎂系合金及其管材的旋壓方法

有效

• 申請號: 201810942705.3
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109226431B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李建國;毛軼哲
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;B21C37/06;C22F1/047
• 代理公司: 11508 北京維正專利代理有限公司
• 代理人: 曹曉斐

本發明公開了一種超高強韌性的鋁?鎂系合金，包括以下質量百分比的成分：Mg：7~13%、Mn：0~1.0%、Cr：0~0.5%、Sc：0~0.35%、Zr：0~0.3%、Ti：0.005~0.2%、Be：0.0001~0.01%。本發明還公開了一種超高強韌性的鋁?鎂系合金管材的旋壓方法，包括以下步驟：S0：通過旋轉結晶法制備空心鑄錠，并對空心鑄錠進行機加工；S1：對S1中制得的空心鑄錠進行Mg的固溶；S2：采用熱旋壓工藝及熱旋道次間的中間退火處理空心鑄錠；S3：進行冷變形處理之前的機加工，保證坯錠的表面精度；S4：以冷旋壓變形或冷拉拔變形的方式對熱旋壓管坯進行冷塑性變形；S5：根據需求采取對應的退火工藝和矯形處理。本發明解決了傳統鋁?鎂系合金強度不夠和難以塑性變形的難題，在提高了鋁?鎂系合金強度的同時提高其塑性。

技術領域

本發明涉及鋁合金加工領域，具體涉及一種超高強韌性鋁-鎂系合金及其管材的旋壓方法。

背景技術

鋁-鎂系合金是一種在鋁合金中加入金屬鎂的合金，是一種不可熱處理強化的鋁合金，具有比強度高、焊接性好和耐腐蝕性好等優點，被廣泛應用于航空航天、交通運輸、石油化工、軌道交通以及消費電子等領域。工業上現有的鋁-鎂系合金中鎂元素的添加量一般不超過7％，且該系合金屬于中等強度合金，強度范圍一般是380～420MPa。目前高鎂含量的鋁-鎂合金的塑性變形比較困難，容易發生開裂、脆斷等，還不能應用到實際生產當中。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的之一在于提供一種超高強韌性鋁-鎂系合金，其優點是：含鎂量高，制得的鋁-鎂系合金的強度較高，同時塑性變形較為容易。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種超高強韌性的鋁-鎂系合金，包括以下質量百分比的成分：

Mg：7～13％；Mn：0～1.0％；Cr：0～0.5％；Sc：0～0.35％；Zr：0～0.3％；Ti：0.005～0.2％；Be：0.0001～0.01％；剩余部分由鋁及其不可避免的雜質元素組成。

本發明的目的之二在于提供一種超高強韌性的鋁-鎂系合金管材的旋壓方法，其優點是：在制備過程中，合金的塑性變形較為容易，可以滿足生產與生活中對高強度鋁-鎂系合金管材的需求。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種超高強韌性的鋁-鎂系合金管材的旋壓方法，包括以下步驟：

S1：固溶熱處理，將上述鋁-鎂系合金成分制成的空心鑄錠在溫度為350～420℃下，保溫10～36h，而后升高溫度至580～630℃，保溫10～24h，然后將空心鑄錠進行淬火處理；

S2：熱旋壓工藝：將旋壓機芯軸預熱溫度設定為260±10℃，將S1中得到的空心鑄錠在350～420℃下保溫30min～1h，進行熱旋壓變形，每道次熱旋壓的變形量為15～35％，道次間進行30min～1h、350～420℃的中間退火處理，得到熱旋管坯；

S3：熱旋管坯的熱處理：將步驟S2中得到的熱旋管坯在溫度為500±20℃下保溫30min～1.5h，隨后在空氣中冷卻至室溫；

S4：機加工：將熱旋管坯的內外側面進行機加工處理；

S5：管坯的冷變形：將機加工后的管坯進行冷變形處理，得到超高強韌性的鋁鎂系合金管材。

通過上述技術方案，首先可以獲得顯微組織細小、無縮松與熱裂缺陷的高鎂含量的管型鑄坯，其次通過雙級固溶處理可以使高鎂含量的鑄坯成分分布更均勻，最后通過熱旋壓可以減薄鑄坯壁厚、通過進一步的冷變形可以提高力學性能。

本發明進一步設置為：S1中的空心鑄錠的制備方法為：將權利要求1～2中任一所述的鋁-鎂系合金的元素經旋轉結晶得到空心坯料，空心坯料的內外側和兩端面經機加工而得到。