[發明專利]一種5A90鋁鋰合金超細晶板材的制備方法

有效

• 申請號: 202011184435.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112251691B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 馬凱杰;肖陽;張承志;劉志鵬;劉振杰;祁登科;王松森;王飛超
• 申請（專利權）人: 鄭州輕研合金科技有限公司
• 主分類號: C22F1/047
• 分類號: C22F1/047;C22C21/06;C21D8/02;C21D1/78
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

本發明屬于有色金屬材料熱加工技術領域，具體涉及一種5A90鋁鋰合金超細晶板材的制備方法。本發明采用鍛造、熱軋、固溶熱處理、預時效熱處理、過時效熱處理、等溫軋制、靜態再結晶退火等工序相結合的方法制備得到5A90鋁鋰合金超細晶板材，以期將其應用于各種航天器和各類軍用、民用飛機的工業加工制造，本發明的方法將等溫軋制與雙級時效工藝相結合，有利于縮短工藝流程，降低能耗及生產成本。對5A90鋁鋰合金超細晶板的生產具有十分重要的意義。

技術領域

本發明屬于有色金屬材料熱加工技術領域，具體涉及一種5A90鋁鋰合金超細晶板材的制備方法。

背景技術

5A90鋁鋰合金作為一種輕質、高強金屬結構材料，具有低密度、高強度、耐腐蝕、易成型等優點。合金中每添加1%的鋰，密度降低3%，彈性模量提高6%。采用鋁鋰合金代替常規高強鋁合金可使其結構重量減輕5%~15%，剛度提高15%~20%，在航空、航天領域有十分廣闊的應用前景。

采用5A90鋁鋰合金超細晶板結合高溫蠕變成形技術（超塑性成型）制備鋁鋰合金薄壁整體構件可以進一步減輕重量、減少零件數量、降低成本、提高零部件整體剛度和可靠性，實現等材制造，給航空航天制造業帶來了巨大的社會與經濟效益。目前在國外超塑鋁鋰合金構件已經成功地應用于各種航天器和各類軍用、民用飛機上，但國內關于5A90鋁鋰合金的超細晶研究較少，尤其是工業化生產5A90鋁鋰合金超細晶板幾乎沒有。因此開展5A90鋁鋰合金超細晶板的研究具有十分重要的意義。

目前制備超細晶的方法主要有強塑性變形法和形變熱處理法，其中強塑性變形法無法制備出板材，同時工序復雜、條件苛刻、成本較高，無法應用于實際工業生產；目前形變熱處理方法利用粒子激發再結晶形核機制來細化晶粒，材料進行高溫過時效后析出大量的大尺寸第二相，在隨后的軋制過程中，這些大尺寸第二相的周圍形成強烈的變形區，為隨后的再結晶退火提供大量的形核位置，達到細化晶粒的目的。文獻《預變形和過時效對AA2195鋁鋰合金晶粒的細化》通過金相和掃描電鏡等分析手段，研究預變形和過時效對機械熱處理細化AA2195 鋁鋰合金晶粒的影響。結果表明：過時效前的預軋制變形所形成的應變區為第二相提供了均勻的形核位置，提高了第二相粒子的體積分數；與400℃單級過時效相比，預變形后采用300 ℃+ 400 ℃雙級過時效可使第二相粒子間距由2.09 μm增大到3.43μm，在軋制過程中有利于形成獨立的高能應變區，為再結晶提供更多的形核位置，進一步細化、等軸化AA2195鋁鋰合金晶粒

但是，目前采用形變熱處理的方法可以制備出小尺寸規格的2XXX鋁鋰合金超細晶板。由于5A90鋁鋰合金含Li、Mg元素較高，導致該合金塑性差，變形難度大，采用普通的形變熱處理方法無法實現工業化超塑性細晶板的制備。

發明內容

針對以上問題，本發明的目的在于對現有的鋁理合金板材的加工方法進行改進，提供一種5A90鋁鋰合金超細晶板材的制備方法，并制備得到一種晶粒細小、板形較好，同時寬幅1m、長度2m的大尺寸5A90鋁鋰合金超細晶板材。

基于上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種5A90鋁鋰合金超細晶板材的制備方法，包括如下步驟：

（1）鍛造：將5A90鋁鋰合金鑄錠在460-480℃條件下保溫5-7h后在相同溫度下進行鍛造開坯，獲得厚度為140mm的鋁鋰合金板狀鍛件；

（2）熱軋：將步驟（1）得到的鋁鋰合金板狀鍛件銑平面后，在460-480℃條件下保溫5-7h后在相同溫度下進行熱軋，熱軋過程中采用回火處理，最終軋制至10mm；

（3）固溶熱處理：將步驟（2）得到的10mm厚度板材進行固溶熱處理，固溶溫度為450~460℃，時間為60min~90min；

（4）預時效熱處理：將步驟（3）得到的10mm厚度板材進行預時效熱處理，時效處理溫度為100~200℃，時效處理時間為10~20h；