[发明专利]一种叠轧制备高强度高韧性铝合金板材的方法

说明书

一种叠轧制备高强度高韧性铝合金板材的方法，按以下步骤进行：(1)将铝合金板进行单道次冷轧，分别制成不同厚度的冷轧板；(2)各冷轧板分别剪裁；(3)分别退火处理；(4)表面处理；(5)将n种表面处理退火板按梯度方式堆叠，构成组合坯，组合坯中的厚度分布为双向梯度分布或单向梯度分布；(6)捆绑固定后在200±10℃预热，然后温轧；(7)当组合坯单向梯度分布时，将两个叠轧板叠放捆绑固定，200±10℃预热，然后二次温轧；(8)在480±10℃热处理。本发明通过叠轧的方法将不同厚度的铝合金板结合在一起，梯度排列，形成了晶粒尺寸小沿厚度方向梯度排布，获得具有梯度结构的高强度高韧性铝合金板材。

技术领域

本发明涉及金属复合材料制备技术领域，具体涉及一种叠轧制备高强度高韧性铝合金板材的方法。

背景技术

一般的制作高强度铝合金的方法，例如等通道角挤压法（ECAP）、高压扭转法（HPT）、多向锻造法（MF）、累积叠轧法（ARB），都是剧烈形变技术制取超细晶材料，使其获得很高的强度，但是通过这些方法所得到的超细晶材料的韧性往往不是很好。

金属材料的强度与韧塑性通常不可兼得。高强金属的塑性往往很差，而具有良好塑性的金属强度却很低。但是经研究发现梯度材料能够很好的兼得两种属性，在获得高强度的同时仍具有良好的韧性；但是以往的制作梯度材料的方法往往局限于设备等问题，难以制备大尺寸梯度材料制备；因此，如何在现有条件下实现梯度材料制备是研究的重点问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种叠轧制备高强度高韧性铝合金板材的方法，通过不同厚度板材的梯度排布，再经过叠轧，制成高强度高韧性的铝合金板材。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将铝合金板进行单道次冷轧，根据n种总变形率分别制成不同厚度的n种冷轧板，其中n≥2，n种冷轧板按厚度从大到小排列依次为第1~n冷轧板；

2、将第1~n冷轧板分别剪裁制成长宽尺寸与铝合金板相同的n种冷轧剪裁板；

3、将n种冷轧剪裁板分别退火处理，制成n种退火板；

4、对退火板进行表面处理，获得n种表面处理退火板；

5、将n种表面处理退火板按梯度方式堆叠，构成组合坯，组合坯中各表面处理退火板的厚度由中部向两个侧面按从大到小排列，组合坯中的厚度分布为双向梯度分布；或者将n种表面处理退火板按梯度方式堆叠，构成组合坯，组合坯中各表面处理退火板的厚度从一侧到另一侧按从大到小排列，组合坯中的厚度分布为单向梯度分布；或者将n种表面处理退火板与铝合金板按梯度方式堆叠，构成组合坯，组合坯中铝合金板位于一侧，厚度最小的表面处理退火板位于另一侧，其余各表面处理退火板的厚度从铝合金板一侧到另一侧按从大到小排列，组合坯中的厚度分布为单向梯度分布；

6、将组合坯用钢丝捆绑固定，然后在200±10℃条件下保温至少10min进行预热，然后进行温轧，温轧的总压下率为96.84~ 98.69%，制成叠轧板；

7、当组合坯的厚度分布为单向梯度分布时，以组合坯中由厚度最大的表面处理退火板或铝合金板所在的一侧作为连接侧；当该组合坯制成叠轧板后，将两个相同的叠轧板的连接侧对接叠放，形成复合叠轧板；将复合叠轧板用钢丝捆绑固定，然后在200±10℃条件下保温至少10min进行预热，再进行二次温轧，二次温轧的压下率为50~55%，制成二次叠轧板；

8、当组合坯的厚度分布为双向梯度分布时，将叠轧板在480±10℃条件下保温5~15s进行热处理，制成高强度高韧性铝合金板材；当组合坯的厚度分布为单向梯度分布时，将二次叠轧板在480±10℃条件下保温5~15s进行热处理，制成高强度高韧性铝合金板材。

上述的步骤1中，当制备第1~n冷轧板时，单道次冷轧的压下率50~87.5%，当n=3时，第1~3冷轧板的厚度分别为铝合金板厚度的1/2、1/4和1/8。