一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法技术

一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，是将铝合金热轧材进行多道次温轧至铝合金板材的设计厚度后，进行退火处理和固溶处理后，进行短时人工时效。本发明专利技术采用多道次温轧+退火的处理工艺，理由温轧，有效细化合金的晶粒，促进合金的回复过程，降低变形储能，抑制再结晶发生，采用一级退火处理，控制退火温度及保温时间，确保晶粒不长大，保留变形织构，从而获得较强的变形织构。本发明专利技术工艺方法简单、操作方便、可以有效改善铝合金基体中织构的组成及所占体积分数，在确保铝合金强度、延伸率满足合金性能要求的前提下，有效提高铝合金的疲劳寿命，适于工业化应用，为航空、航天用铝合金材料的制备提供了切实可行的技术解决方案。

Method for processing Brass texture anti fatigue aluminum alloy plate

A processing method of brass texture anti fatigue Aluminum Alloy plate, is the design thickness of Aluminum Alloy multi pass hot rolling temperature rolling to Aluminum Alloy sheet after annealing treatment and after solution treatment of artificial ageing. The invention adopts the process of multi pass hot rolling + annealing, the reason of warm rolling, grain refinement of alloy, promote the recovery process of alloy, reduce the deformation energy, inhibit recrystallization, an annealing, annealing time and temperature control, ensure the grain grow up and keep the deformation texture to obtain deformation. A strong texture. This method has the advantages of simple process, convenient operation, can effectively improve the composition of texture Aluminum Alloy in matrix and volume fraction, in order to ensure the Aluminum Alloy strength and elongation of alloy meet the performance requirements of the premise, effectively improve the fatigue life of Aluminum Alloy, suitable for industrial applications, aviation, aerospace Aluminum Alloy material preparation provides a feasible technical solution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种航空用的蒙皮材料，具体是指一种制备耐疲劳损伤铝合金板材的加工方法，属于有色金属

技术介绍
铝合金材料使用范围广，在工业上可以应用于航空、航天、建筑、运输等各个领域，铝合金构件疲劳损伤是影响航空安全的重要因素。金属的疲劳是一个很复杂的过程。在反复的加载过程中，由于应力的作用，金属局部区域发生塑性变形，当变形累积到极限程度则会发生破损并最终导致试件断裂。因此，为使合金具备优良的疲劳性能，不但要求其具有较高的强度(抵抗外力作用不发生变形的能力)，又要保持良好的延伸率(累积变形不发生破坏的能力)。2E12铝合金是在美国2524铝合金基础上通过成分优化出来一种新型抗疲劳铝合金。一般来说，人工时效处理虽然会明显提高2E12合金的强度，但同时也会导致2E12合金塑性显著降低，并对合金的断裂韧性、疲劳性能产生不利影响。因此，飞机的蒙皮材料2E12铝合金通常只采用T3态(即自然时效态)而不采用人工时效态(T6态)。2E12-T3合金是国产大飞机蒙皮的首选材料。然而，目前2E12-T3铝合金的抗疲劳性能并未达到飞机服役的性能要求。国产2E12-T3铝合金的生产工艺是：将均匀化处理后的铝合金铸锭于440℃温度下热轧后空冷至室温；随后，室温下进行道次压下量为2-4mm的多道次冷轧，直至满足铝合金板材的厚度设计要求；最后，将冷轧板在500℃保温1h固溶水淬，得到T3板材。上述工艺得到的2E12-T3铝合金薄板，在L和LT方向的屈服强度为303.4Mpa、293.6Mpa，抗拉强度为367.2Mpa、358.5Mpa，延伸率为22.1％和21.6％。其在应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，当应力强度因子范围ΔK＝10Mpa*m1/2时，裂纹扩展速率为4.25×10-5mm/周次；当应力强度因子范围ΔK＝30Mpa*m1/2时，裂纹扩展速率为3.89×10-3mm/周次；此外，合金在该应力作用下循环加载107周次的疲劳极限为158Mpa；作为飞机蒙皮的材料，不能满足飞机服役的性能要求。因此，对2E12-T3铝合金薄板的加工工艺进行改进，在保证2E12-T3铝合金薄板屈服强度、拉伸强度及延伸率的前提下，提高2E12-T3铝合金薄板的疲劳极限并降低合金的裂纹扩展速率，成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法。本专利技术通过对均匀化处理后热轧的铝合金进行多道次温轧，直至满足铝合金板材的厚度设计要求后，进行退火处理和固溶处理，随后进行短时欠时效的加工工艺，获得了强度、延伸率、抗疲劳性能优良的铝合金薄板。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，是将铝合金热轧材进行多道次温轧至铝合金板材的设计厚度后，进行退火处理和固溶处理后，进行短时人工时效。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，所述多道次温轧的工艺参数为：开轧温度170-200℃，终轧温度140-160℃，道次变形量0.8～1.4mm。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，退火处理温度为360～400℃，退火保温时间为0.5～1.5h。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，固溶温度为498～505℃，时间为0.5～1.0h。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，人工时效温度为175～190℃，时间为0.5～2.0h。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，所述铝合金热轧材是将均匀化处理后的铝合金铸锭进行热轧得到。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，铝合金铸锭进行均匀化处理工艺参数为：保温温度485～495℃，保温时间18～48h后空冷。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，铝合金铸锭均匀化处理后进行的热轧工艺参数为：轧制温度420～460℃，轧制时累积总变形量为18～40mm。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，温轧时，优选的工艺参数是：开轧温度175-195℃，终轧温度145-155℃；更优选为：开轧温度180-190℃，终轧温度145-150℃；温轧时，道次变形量为0.8～1.4mm，优选为0.9-1.3mm；更优选为1.0-1.2mm；道次变形量如果小于0.8mm，温轧后的板材容易发生翘曲，板形不好。道次变形量如果大于1.4mm，合金经过多次变形后累积的变形储能过大，可能在随后的退火过程中发生明显再结晶，不利于产生强的黄铜织构。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，制备得到的铝合金基体中，黄铜织构的体积分数为37.5-40.4％。本专利技术一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，制备得到的铝合金，在应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，合金循环加载107周次的疲劳极限达到178Mpa；当应力强度因子范围ΔK＝10Mpa*m1/2时，裂纹扩展速率为2.45×10-5mm/周次；当应力强度因子范围ΔK＝30Mpa*m1/2时，裂纹扩展速率为1.23×10-3mm/周次。众所周知，合金的疲劳过程大致包括裂纹源的形核、疲劳裂纹的扩展以及最终断裂三个阶段，其中裂纹源的形核占整个疲劳加载的绝大部分周次。换言之，合金的疲劳寿命主要取决于裂纹源的形核阶段。在疲劳过程中，受到应力集中的影响，合金局部区域优先发生塑性变形。在反复加载过程中，合金的塑性变形不断累积。当这种变形达到某一程度，合金局部区域发生破损就会形成裂纹源。因此，裂纹源的形成与合金的两个性能有很大关系，即合金抵抗应力集中而不发生塑性变形的能力以及合金承受塑性变形而不发生破损的能力。在这两个能力中，前者主要取决于合金的强度，而后者主要体现在合金的延伸率上。黄铜({011本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，是将铝合金热轧材进行多道次温轧至铝合金板材的设计厚度后，进行退火处理和固溶处理后，进行短时人工时效。

【技术特征摘要】
1.一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，是将铝合金热轧材进行多道次温轧至
铝合金板材的设计厚度后，进行退火处理和固溶处理后，进行短时人工时效。
2.根据权利要求1所述的一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，其特征在于：所
述多道次温轧的工艺参数为：开轧温度170-200℃，终轧温度140-160℃，道次变形量0.8～
1.4mm。
3.根据权利要求1所述的一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，其特征在于：退
火处理温度为360～400℃，退火保温时间为0.5～1.5h。
4.根据权利要求1所述的一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，其特征在于：固
溶温度为498～505℃，时间为0.5～1.0h。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法，其
特征在于：人工时效温度为175～190℃，时间为0.5～2.0h。
6.根据权利要求5所述的一种黄铜织构抗疲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇强，潘素平，宋文炜，刘文辉，唐昌平，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43