[發(fā)明專利]一種均質(zhì)細(xì)晶Al-Mg-Si合金鏡面材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110390652.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113512690B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易幼平;黃始全;何海林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/05
• 分類號(hào): C22F1/05;B21J5/00;B21J5/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種均質(zhì)細(xì)晶Al?Mg?Si合金鏡面材料的制備方法：將均勻化后的Al?Mg?Si合金鑄錠隨爐升溫至500～540℃，采用多向鐓拔工藝制備得到均質(zhì)坯料；將均質(zhì)坯料進(jìn)行高溫固溶處理；將高溫固溶處理后的坯料加工成長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，置于液氮中浸泡降溫至液氮溫度，然后進(jìn)行多向壓縮；最后進(jìn)行熱處理，完成均質(zhì)細(xì)晶Al?Mg?Si高溫合金鏡面材料的制備。本發(fā)明提出的工藝方法，可使得Al?Mg?Si合金鑄錠中的粗大第二相細(xì)化、均勻彌散分布，同時(shí)獲得均勻、細(xì)小、等軸的再結(jié)晶組織，可提高Al?Mg?Si合金的鏡面加工性能，為反射鏡提供高品質(zhì)鋁合金材料，滿足國(guó)防領(lǐng)域?qū)?guó)產(chǎn)高品質(zhì)鋁合金鏡面材料的亟需。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超細(xì)晶、均質(zhì)Al-Mg-Si合金鏡面材料的制備方法。

背景技術(shù)

反射鏡是激光雷達(dá)系統(tǒng)、天基偵察監(jiān)視系統(tǒng)、天文望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵部件，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，反射鏡對(duì)反射率、輕量化、大型化提出了更高要求。鋁合金是反射鏡的常用材料，這是由于：①鋁合金從紅外到紫外光的較寬波長(zhǎng)范圍都具有非常高的反射率，可實(shí)現(xiàn)多光譜成像；②反射鏡和安裝支撐結(jié)構(gòu)可采用同種鋁合金材料，避免材料膨脹系數(shù)不一致造成鏡面畸變，保證光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量；③鋁合金具有密度低、可加工性好等特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化、縮短制造周期。已有研究表明，經(jīng)過(guò)T6熱處理的Al-Mg-Si合金具有易加工、形狀長(zhǎng)期穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外鋁合金反射鏡大都采用了Al-Mg-Si合金。

鋁合金材料的晶粒、第二相等組織狀態(tài)對(duì)鏡面加工質(zhì)量有重要影響。2005年德國(guó)Jena Optronik公司發(fā)現(xiàn)Al-Mg-Si合金晶粒粗大時(shí)，加工后不足以獲得超光滑光學(xué)鏡面。國(guó)防科技大學(xué)彭小強(qiáng)等人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Al-Mg-Si合金中存在大塊雜質(zhì)相時(shí)，制成的反射鏡表面質(zhì)量相對(duì)較低，且缺陷明顯。由此可見(jiàn)，細(xì)化Al-Mg-Si合金的晶粒和粗大第二相是提高表面加工質(zhì)量，獲得超光滑鏡面的基礎(chǔ)和前提。

隨著現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展，反射鏡的反射率指標(biāo)不斷提升，為此，制備反射鏡的原材料品質(zhì)需相應(yīng)提高，對(duì)原材料的晶粒和第二相組織提出了超細(xì)小、超均勻、各項(xiàng)同性的要求。而且由于反射鏡對(duì)加工精度有極高的要求，為防止加工變形，要求鏡面材料的殘余應(yīng)力小。常規(guī)低溫大變形工藝雖可以細(xì)化部分Al-Mg-Si合金的晶粒組織，但材料內(nèi)部殘余應(yīng)力過(guò)大，無(wú)法滿足鏡面合金的使用要求。為制備高品質(zhì)鋁合金反射鏡材料，國(guó)外Newswander等人提出了采用“鑄錠凝固成形+熱等靜壓”工藝制備反射鏡鋁材，通過(guò)后續(xù)鍛造/擠壓工藝實(shí)現(xiàn)鏡坯成形，但該工藝存在流程復(fù)雜、易形成氧化膜等局限性。

而國(guó)內(nèi)關(guān)于Al-Mg-Si合金反射鏡材料的制備技術(shù)尚無(wú)報(bào)道，高品質(zhì)反射鏡用鋁材主要依賴進(jìn)口，相關(guān)技術(shù)亟待突破。因此，開(kāi)發(fā)一種Al-Mg-Si合金反射鏡材料的制備方法，實(shí)現(xiàn)Al-Mg-Si合金晶粒細(xì)化、第二相細(xì)小均勻分布，提升Al-Mg-Si合金的鏡面加工性能，為我國(guó)國(guó)防領(lǐng)域光學(xué)系統(tǒng)用反射鏡的制備提供高品質(zhì)坯料，具有很強(qiáng)的軍事、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種均質(zhì)細(xì)晶Al-Mg-Si合金鏡面材料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種均質(zhì)細(xì)晶Al-Mg-Si合金鏡面材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)高溫多向鐓拔：將均勻化后(均勻化采用工業(yè)常規(guī)的均勻化工藝，主要改善鑄錠塑性、提高成分均勻性)的Al-Mg-Si合金鑄錠隨爐升溫至500～540℃，采用多向鐓拔工藝制備得到均質(zhì)坯料；

(2)高溫固溶：將步驟(1)得到的均質(zhì)坯料進(jìn)行高溫固溶處理；

(3)深冷多向壓縮：將步驟(2)高溫固溶處理后的坯料加工成長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，置于液氮中浸泡降溫，然后進(jìn)行多向壓縮；

(4)熱處理：將步驟(3)后的試樣進(jìn)行熱處理，完成均質(zhì)細(xì)晶Al-Mg-Si高溫合金鏡面材料的制備。