[發明專利]一種高強耐磨鋁合金板塑性成形方法

有效

• 申請號: 201910577270.1
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110284084B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王健;盧雅琳;李興成;周東帥;朱福先;謝利
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C21D9/00;C22F3/00;B23K20/12
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳麗萍

本發明屬于金屬加工技術領域，具體涉及一種高強耐磨鋁合金板塑性成形方法，包括：(1)均勻化處理：對待加工的鑄態鋁合金板進行均勻化處理；(2)表面處理：將上述均勻化處理后的鋁合金板的表面進行打磨處理和物理清洗；(3)攪拌摩擦加工：將上述表面處理后的鋁合金板進行單道次攪拌摩擦加工，并瞬時強制冷卻；(4)機加工處理：將上述攪拌摩擦加工后的鋁合金板進行機加工后，進行打磨處理；(5)激光沖擊：對上述機加工處理后的鋁合金板的攪拌摩擦加工區域進行激光沖擊處理。經過本發明處理后，不僅能改善鋁合金板表面的宏觀和微觀組織形貌，其力學性能和耐磨損性能大幅提高，在塑性提高的同時，強度也能較好的提高，磨損率也大大降低。

技術領域

本發明屬于金屬加工技術領域，具體涉及一種高強耐磨鋁合金板塑性成形方法，尤其涉及一種適用于可熱處理強化的鋁合金板材局部改性及表面大塑性成形方法。

背景技術

鋁合金結構件在汽車、通信、交通、航空航天、國防軍事工業、冶金等許多領域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，合金的主要失效形式疲勞和腐蝕均始于材料表面，所以鋁合金表面局部的組織性能直接影響材料的綜合性能。晶粒細化能有效提高鋁合金的強度和塑性，從而提高鋁合金的綜合力學性能。作為近年來備受青睞的一種大塑性加工技術，攪拌摩擦加工是利用軸肩和攪拌針組成的攪拌頭高速旋轉插入工件，通過攪拌頭與工件間的摩擦作用將工件局部加熱，軟化、強塑性變形，使攪拌區的材料發生動態再結晶，晶粒細化，從而在攪拌區內形成致密的、缺陷少的細晶組織，改善材料的力學性能。此外，作為一種高新技術，激光沖擊強化是利用強激光束產生的等離子沖擊波，提高金屬材料抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力的重要工藝方法。它具有非接觸、無熱影響區、可控性強以及強化效果顯著等突出優點。

現有技術中，2A14鋁合金板材的常規生產工藝是對均勻化處理后的鋁合金鑄錠進行熱軋成形，矯直并在線淬火，淬火后根據生產需要進行預拉伸或冷軋，最后進行時效和精整，通過這種方法得到的合金組織不均勻，晶粒粗大，并且存在熱處理后析出相不完全等問題，造成材料性能不穩定，力學性能較低。隨著航空航天和交通運輸工業的迅猛發展，對制備局部性能優良、高強耐磨的鋁合金板材提出了更高的要求，因常規軋制成形方法制備的大尺寸鋁合金板材存在晶粒粗大，組織性能不均勻等問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的局部強度不高，耐磨性能不好的缺陷，本發明提供一種高強耐磨鋁合金塑性成形方法，通過攪拌摩擦加工對組織進行細化，結合表面激光沖擊成形工藝使攪拌摩擦加工區的表面組織形成微納米晶，在晶粒細化的基礎上調節表面加工硬化水平，達到較優的強度和耐磨組織特征。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種高強耐磨鋁合金板材塑性成形方法，包括如下步驟：

(1)均勻化處理：對待加工的鑄態鋁合金板進行均勻化處理；

(2)表面處理：將上述均勻化處理后的鋁合金板的表面進行打磨處理和物理清洗；

(3)攪拌摩擦加工：將上述表面處理后的鋁合金板進行單道次攪拌摩擦加工，并瞬時強制冷卻；

(4)機加工處理：將上述攪拌摩擦加工后的鋁合金板進行機加工去除非攪拌摩擦加工區域，然后對表面進行打磨處理；

(5)激光沖擊：對上述機加工處理后的鋁合金板的攪拌摩擦加工區域進行激光沖擊處理。

優選地，所述鋁合金板為2系鋁合金板、6系鋁合金板或7系鋁合金板；

當所述鋁合金板為2系鋁合金板時，步驟(1)中所述均勻化處理為在430～530℃的溫度下保溫8-18h，且保溫結束后先隨爐冷卻至160±5℃，再開爐門冷卻至室溫；

當所述鋁合金板為6系鋁合金板時，步驟(1)中所述均勻化處理為在500～580℃的溫度下保溫8-18h，且保溫結束后先隨爐冷卻至180±5℃，再開爐門冷卻至室溫；