[发明专利]一种细化铝合金晶粒的形变热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种细化铝合金晶粒的形变热处理方法。

背景技术

铝合金因重量轻、资源丰富、综合性能好，所以在机械、交通运输、航天与军事工业等高新技术领域中的应用逐年增加，因此生产高质量的铝合金，尤其是制备组织均匀且细化的铝合金材料变得十分必要。

细化晶粒作为能同时提高材料的强度和塑性，从而可提高材料综合力学性能的强化方式，一直受到材料研究人员的广泛关注。当前，就形变铝合金尤其是不可热处理强化的形变铝合金而言，细晶强化的研究主要集中在等径转角挤压(ECAP)、连续剪切变形(CCSS)、累积轧制(ARB) 等大塑性变形技术(Severe plastic deformation，简称 SPD)，通过剧烈的塑性加工变形，使粗大晶粒破碎、细化。然而，大塑性变形技术制备细晶材料通常需要特别大的变形量（有效应变ε通常需达到5~10）以及极其复杂的变形方式，所以通过这种技术制备细晶材料时，在加工设备以及加工工件尺寸上有着很大的限制，工业上很难实现规模化生产。

工业上常规的铝合金板材制备工艺为铸造-均匀化退火-热轧-冷轧-再结晶退火，然而，通过这种常规板材成形方式并不能实现细晶组织结构，并且加工过程中受第二相析出状态影响，最终退火后板材容易形成晶粒狭长粗大的组织状态。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种细化铝合金晶粒的形变热处理方法，使该工艺方法在加工设备及加工工件尺寸上不受限制，采用该方法处理的铝合金板材具有均匀细小的细晶组织状态，在强度和塑性等综合力学性能上均能得到提升。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种细化铝合金晶粒的形变热处理方法，包括如下步骤：

1）初始材料再结晶退火：将铝合金在360~460℃保温30~60min，使初始铝合金材料组织到达再结晶状态；

2）预变形：将步骤1）再结晶退火后的铝合金材料冷却至室温后进行轧制变形，轧制变形量控制在18~30%；所述轧制变形量为第2）步处理中铝合金的厚度变化量/铝合金初始的厚度；

3）中间退火：将步骤2）预变形后的铝合金材料在260~290℃低温退火处理24~168 h；

4）成形变形：将步骤3）中间退火后的铝合金材料冷却至室温后进行轧制变形，将总轧制变形量控制在80~96%；所述总轧制变形量为第2）步和第4）步处理中铝合金总共的厚度变化量/铝合金初始的厚度；

5）最终再结晶退火：将步骤4）轧制成形的铝合金在260~310℃进行再结晶退火，处理时间为0.5~24 h。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、采用本发明方法对3000 系铝合金板材进行处理，一方面预变形使板材组织中产生的大量位错亚结构，促使固溶的合金元素在低温退火过程中于晶界/亚晶界处偏聚、析出，从而对晶界/亚晶界起到钉扎作用，使板材组织结构趋向稳定的状态，抑制最终再结晶退火时不连续再结晶过程；另一方面，合金元素沿晶界/亚晶界的偏聚、析出使得晶内/亚晶内位错的滑移、攀移更加容易进行；所以通过在最终轧制成形之前引入预变形及低温退火，改变了合金元素的存在状态及分布形式，促使板材在最终再结晶退火时发生连续再结晶，实现1~2μm的细晶组织状态，处理后的铝合金板材组织状态为均匀细小的等轴晶。

2、本发明工艺流程简单，操作难度不大，普通工业生产设备即可进行相关步骤处理，不受加工设备的限制，加工成本低廉，具有良好的可推广性。

3、相比于现有技术，本发明方法不仅限于中小尺寸产品的制造，还可以用于制造大尺寸的产品，不受加工工件尺寸上的限制，具有良好的适用性。

附图说明

图1为本发明方法工艺流程示意图；

图2为实施例1铝合金板纵截面组织图；

图3为对比例1铝合金板纵截面组织图；

图4为对比例2铝合金板纵截面组织图；

图5为对比例3铝合金板纵截面组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程，来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。