[發明專利]一種提高鑄造鈹鋁鈧鋯合金強度與塑性的熱處理工藝

有效

• 申請號: 202110053300.6
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112921258B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 王震宏;余良波;李魚飛;紀和菲;王晶;董鮮峰;何興會;張立同
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所;西北工業大學
• 主分類號: C22F1/16
• 分類號: C22F1/16;C21D1/18;C21D8/02;C21D1/26;C21D9/46;C22C25/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 呂玲

本發明涉及有色金屬技術領域，尤其是金屬熱處理領域，具體為一種提高鑄造鈹鋁鈧鋯合金強度與塑性的熱處理工藝。該工藝針對組分為鈹60～65％、鋁34～39％、鈧0.3～0.5％、鋯0.3～0.5％的鑄造鈹鋁鈧鋯合金，提出了均勻化?熱軋?冷軋?退火的復合式熱處理工藝路線，有效解決了鑄造鈹鋁鈧鋯合金中溶質元素偏析和第二相粗大等問題，改善了第二相顆粒對合金變形過程的不利影響。熱處理操作簡單、易于實現，所獲合金具有優良的綜合力學性能，具有良好的應用價值。

技術領域

本發明涉及有色金屬技術領域，尤其是金屬熱處理領域，具體為一種提高鑄造鈹鋁鈧鋯合金強度與塑性的熱處理工藝。

背景技術

鈹鋁合金兼具金屬鈹的低密度、高強度和金屬鋁的高塑性和優異的機加性能，具有包括高比剛度、高熱導率及尺寸穩定性在內的諸多特性，作為一種綜合表現高的輕質合金，鈹鋁合金在航空航天、核工業等領域具有重要的應用價值。由于金屬鈹、鋁之間本征物化性質的差異，鈹鋁合金實質為枝晶鈹與填充鈹枝晶間隙的鋁構成的金屬基復合材料，常規鑄造條件下往往存在難以控制的發達柱狀鈹枝晶、成分偏析與凝固缺陷，合金微觀組織與性能仍有很大提升空間。

已有研究(Materials Science and Technology,34(2018)480-486，MaterialsScience and Engineering A,744(2019)512-524)表明，通過鈧(Sc)、鋯(Zr)復合合金化可顯著改性鑄造鈹鋁合金的鈹相組織，實現較高程度的鈹晶粒球形化與晶粒細化效果，同時提升合金硬度與強度，結合凝固速率調控還可一定程度上抑制鑄造缺陷。

發明專利(ZL 201810297564.4)公開了一種鈹鋁鋯系多元合金及其制備方法，涉及系列鈹含量54～80％、鋁含量17～45％、鋯含量0.2～2％和添加元素含量0.1～1.0％的鑄造鈹鋁合金，結合相應的制備工藝可獲得均勻細化的類等軸晶鈹晶粒和大幅提高的合金力學性能。需要指出的是，Sc、Zr元素的添加在鈹鋁合金中形成微米級的Be₁₃Sc與納米尺寸的Al₃Sc、Al₃(Sc_1-xZr_x)金屬間化合物相，由于這些第二相與基體晶格錯配度較大，熔煉，凝固過程在固/液界面能作用下第二相顆粒易出現偏聚及粗化現象，不利于合金微觀組織改性與性能優化，同時降低了合金的耐蝕性能。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高鑄造鈹鋁鈧鋯合金強度與塑性的熱處理工藝，以解決該合金中溶質元素偏析和第二相粗大等問題，實現合金強度、塑性及耐蝕性的綜合提升。本申請通過考慮到含Sc、Zr元素的鋁合金為典型的可熱處理強化合金，因此，通過開發出一種鑄造鈹鋁鈧鋯合金專用的熱處理工藝，可使第二相溶解、促進溶質元素的均勻擴散、消除低熔點共晶組織，從而改善枝晶偏析程度，降低合金的變形抗力，提高合金的塑性變形能力，最終實現合金強度與塑性的進一步提升。

為了實現以上發明目的，本發明的具體技術方案為：

一種提高鑄造鈹鋁鈧鋯合金強度與塑性的熱處理工藝，包括以下步驟：

(1)均勻化：將合金鑄件放入處于保護性氣氛的熱處理爐內，首先加熱至(510～540)℃并保溫(4～6)小時，之后再加熱至(622～632)℃并繼續保溫(6～8)小時，結束后水淬至室溫；

(2)熱軋：在(420～550)℃溫度內，將均勻化態合金直接進行多道次熱軋，每道次壓下量控制在(5～8)％，總變形量控制在(20～30)％，之后自然冷卻至室溫；

(3)冷軋：將熱軋合金板經單道次冷軋獲得薄板，冷軋變形量控制在(5～10)％；

(4)穩定化退火：將冷軋合金板在(250～400)℃溫度下退火(2～12)小時，之后爐冷至室溫，即得。