[發明專利]一種改善織構和析出相提升鋁鋰合金強度的工藝方法

在審

• 申請號: 202210195660.4
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114717399A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 郭曉斌;鄧運來;謝元康;張勇;姜科達;王馮權;譚桂薇;姜偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C22C21/16;C22F1/057;B21B3/00;B21B37/46
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹

本發明公開了一種改善織構和析出相提升鋁鋰合金強度的工藝方法，包括如下步驟：將鋁鋰合金鑄錠進行均勻化退火處理，然后將均勻化退火處理后的鑄錠進行多道次熱軋獲得鋁鋰合金熱軋板，再將鋁鋰合金熱軋板進行異步冷軋獲得鋁鋰合金冷軋板，最后將鋁鋰合金冷軋板依次進行固溶處理、人工時效處理。通過改善軋制工藝以及熱處理工藝，調控軋制板材中的織構組分，有效降低了S織構的比例，促進T₁強化相的析出，有利于提升鋁鋰合金板材的強度。本發明的工藝方法簡單可控，適合工業化生產。

技術領域

本發明屬于鋁鋰合金制備技術領域，具體涉及一種改善織構和析出相提升鋁鋰合金強度的工藝方法。

背景技術

航空航天工業對高強度、高性能、輕量化和高性價比的結構材料需求不斷增加，極大地促進了新型鋁鋰合金結構材料的改進和發展。研究表明，向Al中每添加1wt.％Li，可以使合金密度降低3％，彈性模量增加約6％，所以向Al中添加Li能夠有效降低合金的重量，改善綜合性能，滿足航空航天的重大需求。此外，Al-Cu-Li合金與傳統商用2xxx和7xxx鋁鋰合金相比，具有密度低、比強度高、彈性模量高等優點，是航空航天工業中最具吸引力的合金材料，已在火箭油箱和大型客機的尾翼、機身、下上機翼上獲得應用。織構對于結構部件的制造是至關重要的，因為強織構的存在會限制其在航空航天領域的應用。此外，在設計和制造鋁鋰合金時，必須考慮到這些變化。控制和限制織構一直是鋁鋰合金開發的首要目標，織構對性能的影響可以在材料加工技術中進行開發利用，以生產具有特定性能的材料。第三代鋁鋰合金屬于可時效強化合金，其中T₁相是對其屈服強度影響最大的因素。然而，對于鋁鋰合金進行時效前需要采取預變形，增加了工藝難度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種改善織構和析出相提升鋁鋰合金強度的工藝方法，通過改善軋制工藝以及熱處理工藝，調控軋制板材中的織構組分，有效降低了S織構的比例，促進T₁強化相的析出，有利于提升鋁鋰合金板材的強度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種改善織構和析出相提升鋁鋰合金強度的工藝方法，包括如下步驟：將鋁鋰合金鑄錠進行均勻化退火處理，然后將均勻化退火處理后的鑄錠進行多道次熱軋獲得鋁鋰合金熱軋板，再將鋁鋰合金熱軋板進行異步冷軋獲得鋁鋰合金冷軋板，最后將鋁鋰合金冷軋板依次進行固溶處理、人工時效處理。

本發明的工藝方法，先將鋁鋰合金鑄錠進行均勻化處理，通過均勻化處理，鋁鋰合金熔鑄形成的粗大枝晶在高溫長時間保溫下，擴散至與基體溶質原子相同的狀態，枝晶消除以及減少殘余分布的第二相，并可避免熱軋出現開裂，然后先進行熱軋獲得初始的鋁鋰合金軋板，再不進行退火處理的情況下，直接進行異步冷軋，可破碎第二相，塑性變形量的增加，平面應變逐漸增加，晶粒的扭曲程度更大，最后通過固溶熱處理使鋁鋰合金冷軋態板材中的晶粒組織改變，溶質原子充分溶解于鋁基體中，獲得過飽和固溶體，最后通過人工時效析出強化。

采用本發明的技術方案，可以對任意成份組成的鋁鋰合金均具有改善織構和析出相的作用，因此對于鋁鋰合金的成份不受限制，不過發明人發現，本發明工藝方法對以下成份的鋁鋰合金可以進行更大的改進，最終獲得更優的性能。

優選的方案，所述鋁鋰合金鑄錠，按質量百分比計，組成如下：Cu：4.01-4.28％，Li：1.02-1.18％，Mg：0.35-0.40％，Ag：0.30-0.39％，Sc：0.15-0.18％，Zr：0.11-0.15％，余量為Al。

本發明提供的鋁鋰合金，添加了Sc、Zr元素，發明人發現，適當添加Sc、 Zr元素，鋁基體中形成的含Sc、Zr相在固溶熱處理過程中，能有效阻礙晶界遷移，減小合金的再結晶長大，獲得晶粒細小的組織，保持合金的高強度和高耐熱性能。