[發明專利]一種制備航空航天用低各向異性鋁鋰合金薄板的多向深冷軋制方法

有效

• 申請號: 202010134020.3
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111360094B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李紅萍;喻海良;章駿;黃建科;聶志寧;王旭
• 申請（專利權）人: 中南大學;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: B21C37/02
• 分類號: B21C37/02;B21B1/22;B21B3/00;C22F1/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種制備航空航天用低各向異性鋁鋰合金薄板的多向深冷軋制方法，對鋁鋰合金進行固溶處理，固溶結束后馬上進行水淬，之后進行擠壓處理，擠壓至厚度為10.0～40.0mm的板材，將所得板材剪切加工成適合的尺寸，然后深冷處理，取出板材，選擇與擠壓方向成90°的方向進行深冷異步軋制，將深冷異步軋制制備的薄板再次深冷處理，取出薄板，與前一道次軋制方向旋轉90°進行深冷異步軋制，重復直到鋁鋰合金薄板被軋制到5～8mm，之后再次深冷處理，取出薄板，與前一道次軋制方向旋轉90°進行深冷軋制，此時上下軋輥輥速相同；重復直到鋁鋰合金薄板被軋制到0.5～6mm。本發明利用多向深冷軋制實現材料機械性能大幅提高且各向異性大幅降低的鋁鋰合金薄板，該薄板的厚度可低于0.5mm。

技術領域

本發明屬于金屬材料軋制技術領域，特別涉及一種制備航空航天用低各向異性鋁鋰合金薄板的多向深冷軋制方法。

背景技術

鋁鋰合金廣泛應用與航天航空中。近年來，隨著能源危機和特殊的應用背景再次促進了輕質鋁合金的發展，渴望大幅度減輕飛機的重量，并保持良好的綜合性能。鋰元素添加既能降低鋁合金密度，又能提高彈性模量，還能讓合金表現出極強的時效強化效應。比起2系和7系的鋁合金，鋁鋰合金密度可降低10％，而比剛度則可提升25％，得到企業和學術界的廣泛關注。

在鋁鋰合金制備過程中，一般采用鑄造-鍛壓-連軋的方法制備，這樣制備的鋁鋰合金存在一定的各向異性問題。與此同時，隨著鋁鋰合金帶材厚度的減低，其各向異性問題日益凸顯，這限制了該材料在高端航天、航空器件上的應用。解決6mm以下鋁鋰合金薄板各向異性問題是至今為止仍舊困難大家的難題。

隨著人們對器件減重要求的增加，除了鋁鋰合金本身是輕質結構材料之外，對其厚度減薄能夠進一步大幅降低材料的使用量，達到減重的目的。隨著材料減薄，為了保持材料原有的結構強度，就要求材料的強度與韌性能夠同步提高，然而現有技術中尚未能很好地解決這一問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備航空航天用低各向異性鋁鋰合金薄板的多向深冷軋制方法，有效利用鋁鋰合金的物理加工屬性，首次利用多向深冷軋制實現材料機械性能大幅提高且各向異性大幅降低的鋁鋰合金薄板，該薄板的厚度可低于0.5mm。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種制備航空航天用低各向異性鋁鋰合金薄板的多向深冷軋制方法，包括：

第一步：對鋁鋰合金進行固溶處理，固溶結束后馬上進行水淬；

第二步：對固溶水淬的鋁鋰合金進行擠壓處理，擠壓至厚度為10～40mm的薄板；

第三步：將所得薄板剪切加工成適合的尺寸，深冷處理至-120℃～-100℃；

第四步：將深冷處理的鋁鋰合金薄板取出，選擇與擠壓方向成90°的方向進行深冷異步軋制；

第五步：將深冷異步軋制制備的鋁鋰合金薄板深冷處理至-120℃～-100℃

第六步：取出深冷軋制制備的鋁鋰合金薄板，與前一道次軋制方向旋轉90°進行深冷異步軋制；

第七步：重復第五步和第六步，直到鋁鋰合金薄板被軋制到5～8mm；

第八步：將第七步制備的鋁鋰合金薄板深冷處理至-120℃～-100℃。

第九步：取出鋁鋰合金薄板，與前一道次軋制方向旋轉90°進行深冷軋制，此時上下軋輥輥速相同；

第十步：重復第八步和第九步，直到鋁鋰合金薄板被軋制到0.5～6mm。

所述第一步中，采用第三代或者第四代鋁鋰合金鑄錠為原料，第二步中鋁鋰合金薄板的寬度根據鑄件重量進行調整，保障寬度大于100mm。

所述第一步中，固溶溫度在450～500℃。