[发明专利]一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空用的蒙皮材料，具体是指一种制备耐疲劳损伤铝合金板材的加工方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

铝合金材料使用范围广，在工业上可以应用于航空、航天、建筑、运输等各个领域，铝合金构件疲劳损伤是影响航空安全的重要因素。

金属的疲劳是一个很复杂的过程。在反复的加载过程中，由于应力的作用，金属局部区域发生塑性变形，当变形累积到极限程度则会发生破损并最终导致试件断裂。因此，为使合金具备优良的疲劳性能，不但要求其具有较高的强度(抵抗外力作用不发生变形的能力)，又要保持良好的延伸率(累积变形不发生破坏的能力)。

2E12铝合金是在美国2524铝合金基础上通过成分优化出来一种新型抗疲劳铝合金。一般来说，人工时效处理虽然会明显提高2E12合金的强度，但同时也会导致2E12合金塑性显著降低，并对合金的断裂韧性、疲劳性能产生不利影响。因此，飞机的蒙皮材料2E12铝合金通常只采用T3态(即自然时效态)而不采用人工时效态(T6态)。2E12-T3合金是国产大飞机蒙皮的首选材料。然而，目前2E12-T3铝合金的抗疲劳性能并未达到飞机服役的性能要求。国产2E12-T3铝合金的生产工艺是：将均匀化处理后的铝合金铸锭于440℃温度下热轧后空冷至室温；随后，室温下进行道次压下量为2-4mm的多道次冷轧，直至满足铝合金板材的厚度设计要求；最后，将冷轧板在500℃保温1h固溶水淬，得到T3板材。

上述工艺得到的2E12-T3铝合金薄板，在L和LT方向的屈服强度为303.4Mpa、293.6Mpa，抗拉强度为367.2Mpa、358.5Mpa，延伸率为22.1％和21.6％。其在应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，当应力强度因子范围ΔK＝10Mpa*m^1/2时，裂纹扩展速率为4.25×10^-5mm/周次；当应力强度因子范围ΔK＝30Mpa*m^1/2时，裂纹扩展速率为3.89×10^-3mm/周次；此外，合金在该应力作用下循环加载10⁷周次的疲劳极限为158Mpa；作为飞机蒙皮的材料，不能满足飞机服役的性能要求。

因此，对2E12-T3铝合金薄板的加工工艺进行改进，在保证2E12-T3铝合金薄板屈服强度、拉伸强度及延伸率的前提下，提高2E12-T3铝合金薄板的疲劳极限并降低合金的裂纹扩展速率，成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法。

本发明通过对均匀化处理后热轧的铝合金进行多道次温轧，直至满足铝合金板材的厚度设计要求后，进行退火处理和固溶处理，随后进行短时欠时效的加工工艺，获得了强度、延伸率、抗疲劳性能优良的铝合金薄板。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，是将铝合金热轧材进行多道次温轧至铝合金板材的设计厚度后，进行退火处理和固溶处理后，进行短时人工时效。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，所述多道次温轧的工艺参数为：开轧温度170-200℃，终轧温度140-160℃，道次变形量0.8～1.4mm。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，退火处理温度为360～400℃，退火保温时间为0.5～1.5h。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，固溶温度为498～505℃，时间为0.5～1.0h。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，人工时效温度为175～190℃，时间为0.5～2.0h。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，所述铝合金热轧材是将均匀化处理后的铝合金铸锭进行热轧得到。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，铝合金铸锭进行均匀化处理工艺参数为：保温温度485～495℃，保温时间18～48h后空冷。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，铝合金铸锭均匀化处理后进行的热轧工艺参数为：轧制温度420～460℃，轧制时累积总变形量为18～40mm。

本发明一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，温轧时，优选的工艺参数是：开轧温度175-195℃，终轧温度145-155℃；更优选为：开轧温度180-190℃，终轧温度145-150℃；温轧时，道次变形量为0.8～1.4mm，优选为0.9-1.3mm；更优选为1.0-1.2mm；