一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法技术

本发明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腐蚀疲劳损伤铝合金板材的加工方法，属于有色金属技术领域。所述加工方法为：将铝合金热轧材先进行第一次固溶处理，然后进行道次变形量≤1.0mm的多道次冷轧至铝合金板材的设计厚度后，再进行第二次固溶处理；所述多道次冷轧过程中，每道次冷轧后立即进行深冷处理所述深冷处理的温度≤‑100℃。本发明专利技术织构设计合理，制备工艺简单可控，所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

Processing method of fine grain cube texture corrosion resistant fatigue aluminum alloy sheet

The invention relates to a kind of skin material used for aviation, in particular to a processing method for the preparation of corrosion resistant fatigue damage aluminum alloy sheet, which belongs to the field of non-ferrous metal technology. The processing method is that the aluminum alloy hot rolled material is first treated with the first solution, and then the design thickness of the aluminum alloy sheet is second times after the multipass cold rolling to the aluminum alloy plate of less than 1.0mm, and the deep cold treatment of deep cold treatment is carried out immediately after each cold rolling process. The temperature is less than 100 degrees. The invention has the advantages of reasonable texture design, simple and controllable preparation process, and excellent product performance, and is convenient for large-scale industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法
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腐蚀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，而铝合金构件的腐蚀疲劳损伤是影响航空安全的重要因素。受到起降以及阵风等因素的影响，飞机在服役过程中经常会承受周期性的载荷。同时，受到各地环境气候的影响，飞机在服役过程中还会受到海洋盐雾、工业污染造成的酸雨等腐蚀环境的影响。这种长期的周期性加载与腐蚀环境的共同作用容易引起飞机结构件发生腐蚀疲劳损伤。大量事实表明，铝合金构件的腐蚀疲劳断裂是造成空难事故的主要原因之一。由于冶金缺陷以及构件连接等问题，机身蒙皮等大尺寸构件中可能存在一定微裂纹。在加载过程中，应力集中会导致这些微裂纹逐步发生扩展，并且加腐蚀环境会明显加速疲劳裂纹的扩展。因此，腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率是一直飞机蒙皮材料的一项关键性能指标。2E12‐T3铝合金是中国研究人员在美国2524‐T3铝合金基础上通过成分优化和工艺改进研发出来一种新型抗疲劳铝合金，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3.5％NaCl盐雾环境、应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，当ΔK＝10MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为1.25×10‐4mm/周次；当ΔK＝30MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为9.11×10‐3mm/周次；在pH＝4.0酸雾环境(通过加H2SO4实现)、应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，当ΔK＝10MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为1.36×10‐4mm/周次；当ΔK＝30MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为8.13×10‐3mm/周次；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，使其裂纹扩展速率满足材料的服役性能要求，成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
众所周知，金属的腐蚀疲劳是一个极为复杂的过程。在这一过程中，金属构件既受到腐蚀介质的侵蚀作用，又受到反复加载的周期性应力作用。在腐蚀和应力的耦合作用下，金属局部区域受到应力集中的影响以及腐蚀介质的侵蚀形成裂纹源，随后在应力和腐蚀共同作用下，裂纹逐步扩展并最终导致试件的断裂。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力学性能(即较高的强度和较好的塑性)，同时又要求其具有很好的耐蚀性。我们前期的工作将合金冷轧的工艺进行了改进，采用将热轧态合金(6.0mm)进行500℃/0.5h的第一次固溶处理，随后进行4道次1.2mm冷轧，然后将合金进行第二次固溶处理(500℃/0.5h)和0.1～0.2mm的冷轧处理，并通过96h以上的自然时效获得了较强立方织构(立方织构体积分数为33.1％)的2E12‐T3合金(该工艺简写为Q1工艺)。Q1工艺所得合金在L和LT方向的屈服强度为253.4MPa、249.6MPa，抗拉强度为364.6MPa、355.2MPa，延伸率为24.5％和26.5％。在3.5％NaCl盐雾环境、应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，当ΔK＝10MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为7.82×10‐5mm/周次；当ΔK＝30MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为5.01×10‐3mm/周次；在PH＝4.0酸雾环境、应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，当ΔK＝10MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为8.25×10‐5mm/周次，当ΔK＝30MPa*m1/2时，裂纹扩展速率为6.05×10‐3mm/周次；在3.5％NaCl盐雾环境、应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，合金循环加载107周次的疲劳极限为135MPa；在pH＝4.0酸雾环境、应力比R＝0.1、加载频率f＝10Hz的条件下，合金循环加载107周次的疲劳极限为130MPa。上述工艺存在的问题：(1)合金的屈服强度太低，在L和LT方向的屈服强度仅为253.4MPa、249.6MPa，远低于该合金屈服强度大于300MPa的性能要求。(2)虽然通过充分再结晶获得了立方织构，同时利用充分再结晶细化晶粒尺寸，使合金的塑性明显提高，同时耐蚀性能也明显改善。但是，由于立方织构对于铝合金属于软取向，导致合金在高ΔK(ΔK＝30MPa*m1/2)值时的裂纹扩展速率过快与工业2E12‐T3合金差异不明显。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铝合金薄板的腐蚀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。本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法。本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；包括下述方案：将铝合金热轧材先进行第一次固溶处理，然后进行道次变形量≤1.0mm的多道次冷轧至铝合金板材的设计厚度后，再进行第二次固溶处理；所述多道次冷轧过程中，每道次冷轧后立即进行深冷处理所述深冷处理的温度≤‐100℃。第一次固溶处理，提高合金的塑性。本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀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的。所述铝合金铸锭进行均匀化处理的工艺参数为：保温温度485～495℃，保温时间18～48h后空冷。所述热轧的工艺参数为：轧制温度420～460℃、轧制时累积总变形量为40～25mm。本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法第一次固溶处理的温度为495～505℃、时间为15～40min。常规操作为：第一次固溶处理后，进行水淬。本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法，冷轧时，道次变形量为0.6‐1.0mm，优选0.7‐0.9mm。道次变形量如果小于0.6mm，冷轧后的板材容易发生翘曲，板形不好。道次变形量如果大于1.0mm，在冷变形时由于热效应会使合金发生回复，不利于合金在变形储能的累积，不利于在随后的再结晶过程中产生强的立方织构。本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；每道次冷轧后在10s以内转移至液氮中，进行深冷；所述液氮的温度小于等于零下100℃。作为优选；每道次冷轧后，在液氮中将板材冷却至‐100℃以下并保温10～15min。本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；第二次固溶处理的温度为495～505℃、时间为15～40min。作为优选，第二次固溶处理后，进行水淬。作为优选方案，本专利技术一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；第二次固溶处理后，进行0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；其特征在于：将铝合金热轧材先进行第一次固溶处理，然后进行道次变形量≤1.0mm的多道次冷轧至铝合金板材的设计厚度后，再进行第二次固溶处理；所述多道次冷轧过程中，每道次冷轧后立即进行深冷处理；所述深冷处理的温度≤‑100℃。

【技术特征摘要】
1.一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；其特征在于：将铝合金热轧材先进行第一次固溶处理，然后进行道次变形量≤1.0mm的多道次冷轧至铝合金板材的设计厚度后，再进行第二次固溶处理；所述多道次冷轧过程中，每道次冷轧后立即进行深冷处理；所述深冷处理的温度≤-100℃。2.根据权利要求1所述的一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；其特征在于：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的；所述铝合金铸锭进行均匀化处理的工艺参数为：保温温度485～495℃，保温时间18～48h后空冷；所述热轧的工艺参数为：轧制温度420～460℃、轧制时累积总变形量为40～25mm。3.根据权利要求1所述的一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；其特征在于：第一次固溶处理的温度为495～505℃、时间为15～40min。4.根据权利要求1所述的一种细晶立方织构抗腐蚀疲劳铝合金板材的加工方法；其特征在于：每道次冷轧后在10s以内转移至液氮中，进行深冷；所述液氮的温度小于等于...

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