[发明专利]一种超高强纯铝的制备方法

说明书

本发明涉及合金加工技术领域，尤其涉及一种超高强纯铝的制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：将铸态纯铝置于等通道转角模具中进行等通道转角挤压变形，得到挤压态坯料；所述等通道转角模具的转角为90°；将所述挤压态坯料浸泡于液氮中进行冷却，对冷却后所得坯料进行轧制，得到轧制坯；重复所述冷却和轧制的过程，直至最后一道次轧制后坯料减薄到目标厚度，得到超高强纯铝。本发明在大幅提高纯铝强度的同时，塑性不会明显弱化。

技术领域

本发明涉及合金加工技术领域，尤其涉及一种超高强纯铝的制备方法。

背景技术

工业纯铝为银白色轻金属，由于其密度小、可塑性好，因而可以被加工成各种各样的生活用品；铝的导电导热性好，在工业中可以代替铜做成导线，也可用铝来做散热材料等。但工业纯铝绝对强度低，限制了其作为结构材料的广泛应用。采用合金化的方法，向纯铝中加入不同的元素，例如加入硅元素，形成铝硅合金；加入铜元素，形成铝铜合金；加入锰元素，形成铝锰合金等，可以显著提高纯铝的强度。但这种方法在提高强度的同时，往往会明显牺牲铝合金的塑性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强纯铝的制备方法，在大幅提高纯铝强度的同时，塑性不会明显弱化。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种超高强纯铝的制备方法，包括以下步骤：

将铸态纯铝置于等通道转角模具中进行等通道转角挤压变形，得到挤压态坯料；所述等通道转角模具的转角为90°；

将所述挤压态坯料浸泡于液氮中进行冷却，对冷却后所得坯料进行轧制，得到轧制坯；

重复所述冷却和轧制的过程，直至最后一道次轧制后坯料减薄到目标厚度，得到超高强纯铝。

优选的，所述等通道转角挤压变形为连续进行8～18道次。

优选的，所述等通道转角挤压变形在室温条件下进行。

优选的，每次冷却的时间独立为5～10min。

优选的，每次冷却后所得坯料的温度为-180～-160℃。

优选的，每道次轧制的条件独立为：轧辊辊径为100～200mm，转速为10～20r·min^-1。

优选的，每道次轧制坯料的减薄率独立为3～6％；所述最后一道次轧制后坯料总的减薄率为40～80％。

优选的，所述轧制在室温条件下进行。

优选的，进行所述等通道转角挤压变形前，还包括在铸态纯铝表面和等通道转角模具内表面涂覆润滑剂。

本发明提供了一种超高强纯铝的制备方法，包括以下步骤：将铸态纯铝置于等通道转角模具中进行等通道转角挤压变形，得到挤压态坯料；所述等通道转角模具的转角为90°；将所述挤压态坯料浸泡于液氮中进行冷却，对冷却后所得坯料进行轧制，得到轧制坯；重复所述冷却和轧制的过程，直至最后一道次轧制后坯料减薄到目标厚度，得到超高强纯铝。

本发明通过对铸态纯铝进行等通道转角挤压变形(简称ECAP)并控制转角为90°，可以实现纯铝组织超细化并提高挤压组织的均匀性，进而提高了纯铝的强度；接着将挤压态坯料浸泡于液氮中进行冷却，然后进行轧制，通过重复进行冷却和轧制，使得在轧制过程中坯料持续维持在低温状态，有利于纯铝晶粒的进一步细化，从而使纯铝的强度进一步提高但塑性并未明显衰减。实施例的结果表明，铸态纯铝的屈服抗拉强度为25MPa，极限抗拉强度为30MPa，极限均匀延伸率为35％，断裂延伸率为41％；经本发明方法制备的超高强纯铝的屈服抗拉强度为165MPa，极限抗拉强度为180MPa，极限均匀延伸率为15％，断裂延伸率为17％，强度大幅提高，同时塑性不会明显弱化。

附图说明