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一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法技术

技术编号:16071473 阅读:16 留言:0更新日期:2017-08-25 11:05
本发明专利技术提供一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,包括以下步骤:将高硅铝合金粉末装入包套,进行真空除气,分别加热保温抽真空,然后将包套封口加热保温,待完全加热均匀后,进行脱皮热挤压,获得高硅铝合金棒材;将高硅铝合金棒材经机加工除去外围的铝包套,固溶,加热时效处理,得到高硅铝合金;将高硅铝合金加热后,经冲孔、扩孔、拔长、环轧、多道次温强力变薄旋压成形,并进行中间退火处理,多道次冷强力变薄旋压成形,得到筒坯;最后经抛光、固溶处理和时效处理,剖开展平成基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板。本发明专利技术制备的高硅铝合金材料组织细小、均匀,而且超宽幅,制备方法简单,成本低。

Method for preparing ultra wide width aluminium alloy sheet based on rapidly solidified powder metallurgy high silicon aluminium alloy

The invention provides a preparation method of ultra wide Aluminum Alloy plate rapid solidification powder metallurgy high silicon Aluminum Alloy based, which comprises the following steps: high silicon Aluminum Alloy powder into bag, vacuum degassing and vacuum heating respectively, then pack sealing heating, heating to be completely uniform, by peeling hot extrusion, high silicon Aluminum Alloy bar; high silicon Aluminum Alloy bar machined to remove the periphery of the aluminum package, solid solution, heat aging, high silicon Aluminum Alloy; high silicon Aluminum Alloy heated by punching, reaming, stretching, ring rolling, do Doug Tswin strong thinning spinning, and intermediate annealing, cold strength thin spinning, the cylinder is obtained finally blank; polished, solid solution and aging treatment, cesarean section to carry out Heisei rapid solidification powder metallurgy high silicon based on Ultra wide aluminum alloy sheet of aluminium alloy. The high silicon aluminum alloy material prepared by the invention has fine and uniform microstructure and ultra wide width, and the preparation method is simple and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法
本专利技术属于铝合金材料
,具体涉及一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法。
技术介绍
铝合金的密度低、比强度高,耐腐蚀性能好,加工成形性能好,焊接性能好,弹性模量小,易回收,无低温脆性,非磁性,因此在汽车、船舶、航空航天、核能、石油化工等领域有较为广泛的应用。铝合金大型曲面构件的制造往往是制造业中的一个难题,但是铝合金大型曲面构件是高性能装备轻量化发展不可或缺的基础零件。目前,铝合金大型曲面构件多是采用拼焊接的方法制造或者通过拼焊板材,利用塑性加工的旋压或者拉伸等成型工艺制造。焊接和焊缝制备的铝合金大型曲面构件中存在着残余应力,会显著降低产品的一致性和可靠性,缩短产品的服役寿命,进而影响铝合金大型曲面构件甚至装备的质量,尤其是生产3米以上的宽幅铝合金薄板的制备方法更有难度。中国专利CN104289518A公开的一种好宽幅的铝及铝合金中厚板轧制方法,将宽幅小于成品的原始铸锭或者板坯,通过铸锭转向装置使原始铸锭或者板坯沿着自身轴线转动0-90°,经轧辊斜轧或者横轧得到宽度大于原始铸锭或者板坯的成品中厚板,该制备方法需要大型轧制设备,投资巨大。高硅铝合金的比重小,重量轻,导热性好,热碰撞系数低,体积稳定性好,耐磨、耐腐蚀性好,具有一定高温强度等优点,目前制备的高硅铝合金中由于铝的活性很高,在快速凝固制粉时表面会形成一层氧化膜,导致致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍,难以形成冶金粘结,而且目前基于高致密度的高硅铝合金的超宽幅薄板方面的研究并不多见。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,将高硅铝合金快速凝固脱皮热挤压得到高硅铝合金,再经冲孔、扩孔、拔长、环轧、多道次温强力变薄旋压成形,多道次冷强力变薄旋压成形,抛光、固溶处理和时效处理,剖开展平成基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板。本专利技术制备的高硅铝合金材料组织细小、均匀,而且超宽幅,制备方法简单,成本低。为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案是:一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,包括以下步骤:(1)将高硅铝合金粉末装入包套,进行真空除气,加热到300-350℃并保温120min以上,使其真空度达8×10-2Pa以下,然后继续加热到400-450℃并保温120min以上,使其真空度达1×10-2Pa以下,再加热到500-510℃并保温60min以上,使其真空度达8×10-3Pa以下,然后将包套封口;(2)将步骤(1)密封好的包套在350-500℃保温120-360min,待完全加热均匀后,进行脱皮热挤压:模具预热温度300-480℃,挤压筒预热温度350-430℃,挤压比为20-40,挤压速度为0.5-3mm/s,获得高硅铝合金棒材;(3)将步骤(2)制备的高硅铝合金棒材经机加工除去外围的铝包套,然后在400-500℃下进行固溶处理1.5-4.5h,150-300℃下进行时效处理2-6h,得到高硅铝合金;(4)将步骤(3)制备的高硅铝合金加热后,在锻造机上冲孔、扩孔和拔长,得到大面积环轧筒坯,然后在环轧机上环轧成大直径旋压筒坯,再在大型强力数控旋压机上进行多道次温强力变薄旋压成形,并进行中间退火处理,多道次冷强力变薄旋压成形,得到筒坯;(5)将步骤(4)制备的筒坯进行抛光、固溶处理和时效处理,得到超大直径薄壁筒体,剖开展平成基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板。作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,封口时,包套内各处的温度均在490-510℃。作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,真空除气过程为:由室温加热升温至120-150℃,保温120-150min,使其真空度达8×10-2Pa以下,再升温至240-250℃,保温210-250min,使其真空度达8×10-2Pa以下,再升温至340-350℃,保温180-210min,使其真空度达8×10-2Pa以下,然后继续加热到440-450℃并保温180-210min,使其真空度达8×10-3Pa以下,再升温至500℃,保温180min,使其真空度达8×10-3Pa,再升温至510℃,保温180min,使其真空度达8×10-3Pa以下。作为上述技术方案的优选,所述升温的升温速率为20℃/30min。作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,高硅铝合金粉末采用气雾化制粉法获得,高硅铝合金粉末的平均氧含量为0.05-0.2wt%,所述高硅铝合金粉末的成分,以质量分数及,Al-(10-25)Si-(3-7)Fe-(2-6)Cu-(0.5-3)Mg。作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,包套为铝包套,包套上设有包套抽气管,在包套抽气管中设置过滤网,真空机组的抽气管与包套抽气管之间连接一组过滤装置,防止抽气时包套内的高硅铝合金粉末被抽出,完成除气候,进行焊接封口。作为上述技术方案的优选,所述步骤(4)中,大直径环轧筒坯的外景为1-2m,壁厚为150-300mm,大直径旋压筒坯的外径为1.5-3m,壁厚为50-150mm。作为上述技术方案的优选,所述步骤(4)中,温强力变薄旋压的温度为200-400℃,道次减薄率为25-45%。作为上述技术方案的优选,所述步骤(4)中,多道次冷强力变薄旋压的总减薄率为50-86%。作为上述技术方案的优选,所述步骤(4)中,基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的宽幅不低于3米。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:(1)本专利技术制备的基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板中的材料组织细小、均匀,致密度高,致密度达到100%,粉末变形量大,有利于改善粉末界面结合状态,提高合金力学性能,使高硅铝合金材料的室温强度≥450MPa,塑性≥1%,制备的基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的宽幅不低于3米,甚至可达7m,解决了铝合金大型封头等大型曲面构件成形用无焊缝整体超宽幅铝合金薄板的问题。(2)本专利技术制备方法简化了工艺流程,材料利用率高,解决了传统超宽幅铝合金薄板制备投资巨大、成本高、制备难度大的瓶颈问题,而且产品附加值高,降低生产成本,为高性能、高质量高硅铝合金的加工提供了新的途径,提高了轻质大型曲面构件的质量,制备的超宽幅铝合金薄板的适用性强,具有良好的通用性,可用于航空航天、汽车等领域,应用前景好。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术,在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术,但并不作为对本专利技术的限定。实施例1:先雾化制粉法制得150目高硅铝合金粉末,然后粉末过筛,选用平均粒径≤150目的高硅铝合金粉末,装入铝包套中,然后将纯铝包套置于除气炉中,在除气炉的上部和中下部分别设有电热偶测量温度,用真空机组进行真空除气,以20℃/30min的速率升温至120℃,保温120min,使其真空度达8×10-2Pa;再以20℃/30min的速率升温至240℃,保温210min,使其真空度达8×10-2Pa,再以20℃/30min的速率升温至340℃,保温180min,使其真空度达8×10-2Pa,再以20℃/30min的速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将高硅铝合金粉末装入包套,进行真空除气,加热到300‑350℃并保温120min以上,使其真空度达8×10

【技术特征摘要】
1.一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将高硅铝合金粉末装入包套,进行真空除气,加热到300-350℃并保温120min以上,使其真空度达8×10-2Pa以下,然后继续加热到400-450℃并保温120min以上,使其真空度达1×10-2Pa以下,再加热到500-510℃并保温60min以上,使其真空度达8×10-3Pa以下,然后将包套封口;(2)将步骤(1)密封好的包套在350-500℃保温120-360min,待完全加热均匀后,进行脱皮热挤压:模具预热温度300-480℃,挤压筒预热温度350-430℃,挤压比为20-40,挤压速度为0.5-3mm/s,获得高硅铝合金棒材;(3)将步骤(2)制备的高硅铝合金棒材经机加工除去外围的铝包套,然后在400-500℃下进行固溶处理1.5-4.5h,150-300℃下进行时效处理2-6h,得到高硅铝合金;(4)将步骤(3)制备的高硅铝合金加热后,在锻造机上冲孔、扩孔和拔长,得到大面积环轧筒坯,然后在环轧机上环轧成大直径旋压筒坯,再在大型强力数控旋压机上进行多道次温强力变薄旋压成形,并进行中间退火处理,多道次冷强力变薄旋压成形,得到筒坯;(5)将步骤(4)制备的筒坯进行抛光、固溶处理和时效处理,得到超大直径薄壁筒体,剖开展平成基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板。2.根据权利要求1所述的一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,封口时,包套内各处的温度均在490-510℃。3.根据权利要求1所述的一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,真空除气过程为:由室温加热升温至120-150℃,保温120-150min,使其真空度达8×10-2Pa以下,再升温至240-250℃,保温210-250min,使其真空度达8×10-2Pa以下,再升温至340-350℃,保温180-210min,使其真空度达8×10-2Pa以下,...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭和谦
申请(专利权)人:郭和谦
类型:发明
国别省市:广东,44

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