[发明专利]一种高强度铝合金的温压制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金的制备方法，尤其涉及一种高强度铝合金的温压制备方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术

高强铝合金是广泛应用于航空航天、交通运输、汽车制造等重要工业领域，具有轻质、高强、高韧等诸多优良特性。世界各国对高强铝合金的制备及研究尤为关注。这些材料具有较高的抗拉强度，并且还能保持较高的韧性和耐腐蚀性，在很多领域已逐渐取代了价格昂贵的钛合金。

目前，高强铝合金的制备方法很多，如铸造法、喷射成形法、电磁搅拌法及粉末冶金法等。粉末冶金法是以金属或复合粉末作为原料，经过成形、烧结等过程制成金属材料、复合材料及各种类型材料的工艺技术，其制备的铝合金材料具有组织均匀、可设计性强、成形性好、加工量小等诸多优点，但由于金属铝本身性质活跃，易钝化，导致铝合金粉难于烧结，造成致密度较低、孔隙率较高、缺陷较多、机械性能较差等问题，直接制约了粉末冶金铝制品更为广阔的应用，因此后期还需增加诸如挤压、锻造、轧制等多个工序以弥补粉末冶金产品性能方面的不足，致使成本增加，工艺繁琐。

如中国发明专利公告号：CN1390964A，公开日：2003年1月15日的发明专利公开了一种粉末锌铝合金块材料的制备方法，它是在传统浇铸法制得锌铝合金锭的基础上，采用传统的浇铸法熔炼锌铝合金锭：利用坩埚电阻炉熔化锌锭、铝锭，熔化温度为 800℃±50℃，加入含铜及稀土等强化元素的中间合金，经保温处理后，再经除渣、精炼， 得合金锭；其中，稀土为镧、铈的混合稀土，强化元素还有铬、镍、镁、钛、硼或硅， 中间合金占总合金锭的4-7wt％，应用单辊急冷法制得微晶脆性合金带，再把合金带打磨成粉末，然后装模进行温压烧结，最后脱模得到制成品。但该工艺成本较高，产品致密度低、孔隙率高，容易产生较多的缺陷，机械性能差，不便于大规模批量生产。

发明内容

本发明的目的是针对传统粉末冶金烧结铝合金技术存在产品致密度低、孔隙率高、缺陷多、机械性能差以及工艺繁琐等缺陷和不足，提供一种生产工艺环节较少、成本低廉、产品缺陷少、机械性能良好的一种高强度铝合金的温压制备方法。

为实现本发明的目的，本发明的技术解决方案是：一种高强度铝合金的温压制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、冷压成形：用电子天平称量一定量铝合金粉末或增强相、铝合金混合粉末，铝合金粉末的粒径为1-20μm，装入模具，并在常温条件下在压机上压制成初坯，冷压成形工艺在压机中进行，成形压力400-500MPa、保压时间5-15min；

b、温压成形：将冷压成形工艺所得初坯置于真空环境下，在温度为250℃-350℃、压力为100-300MPa的条件下保温1-3h，温压成形工艺在真空热压炉中进行；

c、气氛无压烧结：通入氩气作为保护气氛，在无压环境下进行高温烧结，烧结温度为500-600℃，并保温2-5h；

d、热处理：将高温烧结后的材料采用固溶处理，热处理工艺在高温箱式炉中进行，具体在460-480℃下保温1-3h固溶处理后淬火，淬火后在100-150℃下保温12-36h进行时效处理。

所述步骤c中气氛无压烧结工艺在箱式气氛炉中进行，烧结温度500-600℃，并保温2-5h。

本发明的有益效果是：

1．本发明具有更高的原料利用率，能有效降低原料成本，且试样具有均匀的组织以及较稳定的性能，温压成形过程是粉末颗粒重排、弹性变形、塑性变形综合作用的结果，颗粒重排作用于整个温压成形过程，能够使试样基体获得较高的填充密度。

2．本发明生产工艺简单、生产周期短、材料利用率高、成本低廉，通过冷压成形、温压成形、气氛无压烧结、热处理等工艺能得到组织均匀、致密度高及机械性能良好的铝合金材料，能够满足工业需求，便于大规模工业化运用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明2024铝合金粉末制备试样的压缩强度应力与应变曲线图。

图3是本发明5083铝合金粉末制备试样的压缩强度应力与应变曲线图。

图4是本发明6061铝合金粉末制备试样的压缩强度应力与应变曲线图。

图5是本发明7055铝合金粉末制备试样的压缩强度应力与应变曲线图。

图6是本发明7055铝合金粉末制备试样的压缩断口微观形貌图。

图7是本发明7055铝合金粉末制备试样的拉伸强度应力与应变曲线图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。