一种短流程细晶超塑性材料制备方法技术

一种短流程细晶超塑性材料制备方法，其特征在于：使用铸态合金作为起始材料，在均匀化热处理后，进行搅拌摩擦加工，把粗大、疏松、不均匀的铸造组织转变成均匀、致密的细晶超塑性结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料，特别提供了， 适用于加工铝合金、镁合金、锌合金、铜合金。
技术介绍
超塑性已逐步发展成为一种成熟的整体工业部件成型工艺，在汽车、航空 等工业领域得到广泛应用。传统上，细晶超塑性铝合金的制备采用热,加工 手段，涉及过时效处理、多道次温轧、再结晶处理等工序，工序繁杂、制备成 本高。搅拌摩擦加工是在搅拌摩擦焊基本原理基础上发展起来的一种新的金属材 料塑性加工技术。与其它塑性加工技术相比，搅拌摩擦加工工序简单， 一步加 工即可实现微观结构的细化，采用该技术已在几种商业铝合金中获得了细晶超 塑性结构，取得良好的超塑性性能。早期研究工作均是以轧制板或挤压板作为搅拌摩擦加工的起始材料(Acta Materialia^vol.50，No.l7(2002)p.4419"4430),工序繁杂，成本较高。为简化加工 工序，研究者尝试直接使用铸态合金作为起始材料，通过搅拌摩擦加工把粗大 的铸造组织直接转变成细晶超塑性结构，并取得了较好的超塑性性能(Scripta Materialia^ vol.50, No.7 (2004) p.931-935)。然而，需要指出的是，由于合，件 存在明显的成分偏析和组织不均匀性，不仅合金的加工性能差，而且一步搅拌 摩擦加工不易实现成分和组织的完全均匀化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，适用于加工 铝合金、镁合金、锌合金、铜合金。本专利技术提供了，其特征在于使用铸 态合金作为起始材料，经均匀化热处理后，再进行搅拌摩擦加工，把粗大、疏 松、不均匀的铸造组织转变成均勾、致密的细晶超塑性结构。本专利技术短流程细晶超塑性材料制备方法中，合，造成型后，在(0.7-0.85)几 的温度下均句化热处理10-24小时后再进行搅拌摩擦加工，加工工具转速 4(KM500转/分钟、行进it^ 50-400毫^/分钟。本专利技术提出了 一个新的短流程细晶超塑性材料制备方法，使用铸态合金作 为起始材料，首先进行均勻化热处理以改善铸件成分偏析和组织不均勾性，然 后再进行搅拌摩擦加工，把粗大的铸造组织转变成细晶超塑性结构，建立铸造+ 均匀化热处理+搅拌摩擦加工新方法。与轧制(挤压)+搅拌摩擦加工方法 相比，本专利技术工艺明显缩短细晶超塑性材料的制备工艺流程、降低制造成本； 与铸造+搅拌摩擦加工方法相比，本专利技术方法可制备出更均匀的细晶超塑性材 料，明显提高材料的超塑性性能。因此，有理由相信这种新的细晶超塑性材料 制备工艺在高强度合金超塑成型方面将有着广阔的工业应用前景。 具体实施例方式实施例l使用8亳米厚的7075铝合金铸态板材，在460°C进行24小时均匀化退火 处理后再进行搅拌摩擦加工，在工具转速1200转/分钟、行进速度100亳米/分 钟的加工参数下，获得晶粒尺寸3微米的均勾细晶结构。超塑性拉伸试验显示, 在35(M70t:的温度区间内均获得良好的超塑性性能，在470t:没有异常晶粒长大，仍可得到700%的超塑性。最大超塑性为1050%，在450C和lxl(r、"的高应变速率下取得。 比较例1使用8亳米厚的7075铝合金铸态板材直接进行搅拌摩擦加工，在工具转速 1200转/分钟、行进速度100亳^/分钟的参数下获得平均晶粒尺寸3-5微米的细 晶结构，但晶粒尺寸和第二相粒子分布不是非常均句。超塑性拉伸试验表明， 加工后的7075铝合金在4(XM50"C的温度范围内均获得超塑性，高于450t:由于 组织不均匀造成异常晶粒长大，超塑性消失。最大超塑性为600%,在45(TC和 lxlO、'1的髙应变速率下取得。使用6亳米厚的2024铝合*态板材，在490°C进行12小时均匀化退火 处理后再进行搅拌摩擦加工，在工具转速500转/分钟、行进速度100毫米/分钟 的参数下获得晶粒尺寸4.5微米的均匀细晶结构。取得的最M塑性为450%, 在430'C和3xlO'3s"的应变速率下取得。比较例2使用6亳米厚的2024铝合，态板材，在工具转速500转/分钟、行进， 100毫米/分钟的参数下进行搅拌摩擦加工，加工后晶粒尺寸和第二相粒子分布 不是非常均匀，平均晶粒尺寸大约为5-7微米。取得的最大超塑性为300%，在 43(TC和3xlO'3s"的应变速率下取得。实施例3使用6亳米厚的Mg-Zn-Y-Zr铸态板材，在420°C进行10小时均匀化退火 处理后再进行搅拌摩擦加工，在工具转速600转/分钟、行进速度100亳米/分钟的参数下获得晶粒尺寸5微米的均匀细晶结构。取得的最大超塑性为550%，在 450C和3xl(T3s"的应变速率下取得。 比较例3使用6亳米厚的Mg-Zn-Y-Zr铸态板材，在工具转速600转/分钟、行进速度 100亳米/分钟的参数下进行搅拌摩擦加工，加工后晶粒尺寸和第二相粒子分布 不是非常均匀，平均晶粒尺寸大约为5-7微米。取得的最大超塑性为400%,在 45(TC和3xl0 1的应变速率下取得。实施例4使用5亳米厚的Zn-22A1铸态板材，在200°C进行8小时均匀化退火处理后 再进行搅拌摩擦加工，在工具转速500转/分钟、行进速度100毫米/分钟的参数 下获得晶粒尺寸3微米的均匀细晶结构。在16(TC和lxl(yV1的应变速率下取得 350%的超塑性。比较例4使用5亳米厚的Zn-22A1铸态板材，在工具转速500转/分钟、行进速度100 亳米/分钟的参数下进行搅拌摩擦加工，力口工后晶粒尺寸分布不是非常均句，平 均晶粒尺寸大约为3-5微米。在160t:和lxlO'Y1的应变速率下取得240%的超 塑性。权利要求1、，其特征在于过程如下合金铸造成型后进行均匀化热处理，以改善成分偏析和组织不均匀性，均匀化热处理温度为(0.7-0.85)Tm，其中Tm是材料以开尔文表示的熔点温度，时间是10-24小时；然后进行搅拌摩擦加工。2、 按照权利要求1所述短流程细晶超塑性材料制备方法，其特征在于搅拌 摩擦加工工艺参数为，加工工具转速40(M500转/分钟、行进* 50400毫米/ 分钟。3、 按照权利要求1所述短流程细晶超塑性材料制备方法，其特征在于所述 合M括铝合金、镁合金、锌合金、铜合金。全文摘要，其特征在于使用铸态合金作为起始材料，在均匀化热处理后，进行搅拌摩擦加工，把粗大、疏松、不均匀的铸造组织转变成均匀、致密的细晶超塑性结构。文档编号C21D1/34GK101333583SQ20071001188公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日专利技术者刘峰超, 马宗义 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短流程细晶超塑性材料制备方法，其特征在于过程如下：合金铸造成型后进行均匀化热处理，以改善成分偏析和组织不均匀性，均匀化热处理温度为（０．７－０．８５）Ｔ↓［ｍ］，其中Ｔ↓［ｍ］是材料以开尔文表示的熔点温度，时间是１０－２４小时；然后进行搅拌摩擦加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马宗义，刘峰超，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]