[发明专利]一种高强塑性混晶结构铝-镁合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强塑性混晶结构铝‑镁合金的制备方法，该制备方法包括均质化处理、中间退火辅助大压下量控制轧制两个步骤。具体包括为：首先通过高温均质化处理消除铸态组织中元素宏观偏析并实现合金元素高固溶化，然后通过控制轧制变形结合中间退火处理引入高密度位错并促进再结晶细化晶粒；该方法制备的铝‑镁合金组织中纳米晶、超细晶与微米晶混杂共存；与单一纳米晶或超细晶组织相比，该混晶结构铝‑镁合金具有高强塑性。混晶结构组织有利于塑性变形过程中的位错运动、积累和储存，有效防止了纳米晶金属材料塑性应变局部集中，显著提高了材料的加工硬化和塑性变形能力。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种高强塑性混晶结构铝-镁合金的制备方法。

背景技术

铝-镁合金密度低、比强度高、具有良好的加工性能、抗腐蚀性能、焊接性能和抗疲劳强度，且价格低廉。高强度铝-镁合金成为替代传统钢铁零部件的热门候选材料，在航空航天、交通运输和建筑结构等领域有广泛的应用前景。然而，传统变形铝-镁合金的强度很难与钢材媲美。利用大变形技术可以大幅度提高铝-镁合金的强度，近年来引起了人们的广泛关注。目前，高强度非热处理铝-镁合金的制备方法主要有：高压扭转、等通道角挤压、机械冶金法等。然而，高强度铝-镁合金通常塑性较低，严重限制了其工业应用。本发明给出一种高强塑性混晶结构铝-镁合金的制备方法，获得的纳米晶、超细晶、微米晶混合共存的混晶结构有利于塑性变形过程的位错运动、积累和储存，有效防止变形过程中局部塑性应变集中，显著提高了材料的塑性变形能力。本发明方法简单、可靠，能够制备较大尺寸样品、易于推广应用，非常适合于批量生产高强塑性混晶铝-镁合金板材。该发明方法亦可适用于镁合金、钛合金等难变形金属材料。

发明内容

本发明目的是提供一种工艺简单、高效，且易于批量生产和推广应用的高强塑混晶结构(纳米晶、超细晶、微米晶共存)铝-镁合金的制备方法，显著提高了不可时效硬化铝-镁合金的强度和塑性。

一种高强塑性混晶结构铝-镁合金的制备方法，该制备方法包括均质固溶处理、中间退火辅助大压下量控制轧制两个步骤，通过均质化处理、中间退火辅助大压下量控制轧制，促进微观非均匀变形及部分再结晶，制备出纳米晶/超细晶与微米晶共存的混晶结构高强塑铝-镁合金，该制备方法包括以下步骤：

(1)高温均质固溶处理：将固溶镁含量大于5％的铸造铝-镁合金进行450-600摄氏度保温100-300分钟的均质化热处理，消除铸态组织中元素宏观偏析并实现合金元素高固溶化；

(2)中间退火辅助大压下量控制轧制：将上述均质态样品进行大压下量控制轧制变形，其中每道次压下量大于等于50％，样品表面无明显微裂纹产生；将轧制变形样品置于空气加热炉或盐浴炉中，在200-400摄氏度保温1-45分钟，消除内应力，形成回复或再结晶组织；然后继续进行压下量大于等于50％的轧制加工。

反复进行步骤(2)，直至样品的总压下量达到75％以上，获得同时具有高强度和高塑性的混晶结构铝-镁合金板材。

优选的，步骤(1)所述均质热处理温度为480-580摄氏度，保温时间为150-250分钟。

优选的，步骤(2)所述每道次压下量为50-70％，总压下量为75％以上；所述中间退火温度为250-350摄氏度，保温时间为5-30分钟。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明提供一种能够制备大尺寸板材、工艺简单、高效，适合于批量生产具有高强塑性混晶结构铝-镁合金的制备方法，主要具有以下优点：

(1)本发明制备的铝-镁合金所含合金元素仅有两种，有利于回收再利用；本发明制备的铝-镁合金中所加入的镁元素含量较高，有利于促进微观非均匀变形和位错繁殖、演化及再结晶动力学；

(2)中间退火辅助大压下量控制轧制能有效减少材料内应力，有利于增加变形量获得混晶中的超细晶/纳米晶；同时，也利于提高材料的变形能力及成品率；