一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al‑Cu‑Mg合金杆材的制备方法，包括原料配制、合金熔炼、合金铸造、均匀化处理、热连轧、及固溶与自然时效处理等工艺过程。本发明专利技术提供的一种Al‑Cu‑Mg合金杆材的制备方法，采用“半连续铸造‑热连轧”的方法，制备的Al‑Cu‑Mg合金杆材的成品率高且产品品质高。

【技术实现步骤摘要】
一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法
本专利技术涉及铝合金加工
，特别涉及一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法。
技术介绍
Al-Cu-Mg合金是种高强度合金，广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车、军工等行业。当前，Al-Cu-Mg合金杆材的制备通常是先通过半连续铸造法制备铸棒，然后再通过挤压机将铸棒挤压成所需的杆材。“半连续铸造-挤压”制备Al-Cu-Mg合金杆材的方法由于受挤压筒长度的限制，需要把铸棒锯切成比挤压筒更短的定尺长度，且每一段都要产生压余和缩尾，这样导致挤压的杆材成品率较低，通常低于85％。另外，由于挤压过程中金属流动的不均匀性和挤压温度的不稳定性，还会导致挤压成品存在组织性能不均匀的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种成品率高且产品品质高的Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法，包括如下步骤：原料配制：取纯金属铝、纯金属铜、纯金属镁、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金作为原料，所述原料成份以重量百分比含量计包括：Cu4.0～5.3wt.％，Mg0.6～1.9wt.％，Mn0.4～1.0wt.％，Zr0.08～0.2wt.％，Ti0.01～0.03wt.％，Si0.03～1.0wt.％，Fe<0.15wt.％，杂质元素每种少于0.05wt.％，且总量少于0.15wt.％，余量为Al；合金熔炼：将所述纯金属铝、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金及Al-Ti中间合金同时加入反射式熔铝炉中，熔化后加入纯金属铜，熔铝炉升温至730-740℃，再加纯金属镁，熔铝炉升温至740-750℃，然后精炼，精炼后730℃静置10-20min，最后捞去浮渣达到合金熔体；合金铸造：将合金熔体采用半连续铸造法铸造得到直径80-100mm、长度15-20米的铸棒，所述合金熔体铸造过程中在结晶区进行电磁搅拌；均匀化处理：将铸棒进行两级均质处理，然后铸棒铣面，铣面厚度2-3mm；热连轧：采用短应力线连轧机组轧制铸棒成直径10-16mm的杆材，铸棒采用梯度加热，先入轧机端的加热温度比尾端加热温度高15-35℃，轧制温度360-480℃，轧制速度0.5-3m/s，然后将杆材在线收卷；固溶与自然时效处理：将收卷杆材固溶处理，固溶温度490～500℃，保温1～3小时，淬火转移时间小于20秒，淬火介质为软化水，水温30-60℃，最后在室温下自然时效7天以上。进一步地，所述铸造温度为710℃-720℃，铸造速度130-180mm/min。进一步地，所述结晶区电磁搅拌时的磁场频率50Hz，励磁电流100-200A，晶粒尺寸控制在60-100μm，所述结晶区施加油膜，控制铸棒表面偏析层小于2mm。进一步地，所述两级均质处理中的第一级均质处理温度485-495℃，保温时间15-20小时，第二级均质处理温度500-505℃，均质时间3-6小时。进一步地，所述热连轧的轧制道次14-16道，每道次机架采用独立动力传动，轧机轧辊采用平-立交替布置，第一道次轧机为水平轧机，前部分道次延伸系数1.26-1.39，后部分道次延伸系数1.20-1.33。进一步地，所述杆材单根重量为167-366公斤，轧制成品率95％以上；所述杆材晶粒组织呈纤维状，纤维晶粒直径15-60μm，所述杆材表层与中部晶粒尺寸差异小于15％，头部与尾部性能差异小于5％；所述杆材固溶淬火自然时效状态的抗拉强度达到460MPa～560MPa，延伸率达到7％-13％。本专利技术提供的一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法，采用“半连续铸造-热连轧”方法制备Al-Cu-Mg合金杆材，将铸棒整根通过连轧机组，无接头的单根轧制成品重量范围可达167-366公斤，轧制成品率可以达到95％以上，成材率得到显著提高。并且，制得的成品内外前后的组织性能均匀，轧制成品的晶粒组织呈纤维状，纤维晶粒直径控制在15-60μm，杆材表层与中部晶粒尺寸差异小于15％，杆材头部与尾部性能差异小于5％。同时，合金杆材的综合性能也得到了一定的提高，轧制成品固溶淬火自然时效状态的抗拉强度可以达到460MPa～560MPa，延伸率可以达到7％-13％。附图说明图1为本专利技术实施例提供的Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法的流程图。具体实施方式参见图1，本专利技术实施例提供的一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法，包括如下步骤：步骤1)原料配制：以纯金属铝、纯金属铜、纯金属镁、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金作为原料，进行备料，使得配料成份以重量百分比含量计算包括：Cu4.0～5.3wt.％，Mg0.6～1.9wt.％，Mn0.4～1.0wt.％，Zr0.08～0.2wt.％，Ti0.01～0.03wt.％，Si0.03～1.0wt.％，Fe<0.15wt.％，杂质元素每种少于0.05wt.％，且总量少于0.15wt.％，余量为Al；步骤2)合金熔炼：将纯金属铝、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金同时加入反射式熔铝炉中，熔化后加入纯金属铜，升温至730-740℃，然后加入纯金属镁，金属熔化后升温至740-750℃，使用精炼剂精炼，精炼后搅拌合金熔体并在730℃静置10-20min，最后捞去合金熔体表面的浮渣；步骤3)合金铸造：将合金熔体采用半连续铸造法铸造，铸造温度为710℃-720℃，铸造速度130-180mm/min，铸棒直径80-100mm，单支铸棒长度15-20米，合金熔体铸造过程中在结晶区进行电磁搅拌，磁场频率50Hz，励磁电流100-200A，平均晶粒尺寸控制在60-100μm，并在结晶区施加油膜，控制铸棒表面偏析层小于2mm；步骤4)均匀化处理：铸棒进行两级均质处理，第一级均质处理温度485-495℃，保温时间15-20小时，第二级均质处理温度500-505℃，均质时间3-6小时，然后铸棒铣面，铣面厚度2-3mm；步骤5)热连轧：采用短应力线连轧机组，轧制道次14-16道，每一道次机架均为独立动力传动；轧机轧辊采用平-立交替布置，第一道次轧机为水平轧机；前50％道次延伸系数范围1.26-1.39，后50％道次延伸系数1.20-1.33；轧制温度360-480℃，铸棒呈梯度加热，先入轧机端比尾端加热温度高15-35℃，温度梯度沿铸棒长度均匀分布，轧制速度0.5-3m/s；轧制成品直径10-16mm，成品在线收卷；步骤6)固溶与自然时效处理：在490～500℃保温1～3小时进行固溶处理，淬火转移时间小于20秒，淬火介质为软化水，水温30-60℃，淬火后在室温下自然时效7天以上。本专利技术实施例提供的一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法，制得的合金杆材无接头的单根轧制成品重量范围为167-366公斤，轧制成品率95％以上；轧制成品晶粒组织呈纤维状，纤维晶粒直径控制在15-60μm，铝材表层与中部晶粒尺寸差异小于15％，铝材头部与尾部性能差异小于5％；轧制成品固溶淬火自然时效状态的抗拉强度可达到460MPa～560MPa，延伸率可达到7％-13％。下面通过具体实施例对本专利技术提供的一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法做具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al‑Cu‑Mg合金杆材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：原料配制：取纯金属铝、纯金属铜、纯金属镁、Al‑Mn中间合金、Al‑Zr中间合金、Al‑Ti中间合金作为原料，所述原料成份以重量百分比含量计包括：Cu 4.0～5.3wt.％，Mg 0.6～1.9wt.％，Mn 0.4～1.0wt.％，Zr0.08～0.2wt.％，Ti0.01～0.03wt.％，Si0.03～1.0wt.％，Fe

【技术特征摘要】
1.一种Al-Cu-Mg合金杆材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：原料配制：取纯金属铝、纯金属铜、纯金属镁、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金作为原料，所述原料成份以重量百分比含量计包括：Cu4.0～5.3wt.％，Mg0.6～1.9wt.％，Mn0.4～1.0wt.％，Zr0.08～0.2wt.％，Ti0.01～0.03wt.％，Si0.03～1.0wt.％，Fe<0.15wt.％，杂质元素每种少于0.05wt.％，且总量少于0.15wt.％，余量为Al；合金熔炼：将所述纯金属铝、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金及Al-Ti中间合金同时加入反射式熔铝炉中，熔化后加入纯金属铜，熔铝炉升温至730-740℃，再加纯金属镁，熔铝炉升温至740-750℃，然后精炼，精炼后730℃静置10-20min，最后捞去浮渣达到合金熔体；合金铸造：将合金熔体采用半连续铸造法铸造得到直径80-100mm、长度15-20米的铸棒，所述合金熔体铸造过程中在结晶区进行电磁搅拌；均匀化处理：将铸棒进行两级均质处理，然后铸棒铣面，铣面厚度2-3mm；热连轧：采用短应力线连轧机组轧制铸棒成直径10-16mm的杆材，铸棒采用梯度加热，先入轧机端的加热温度比尾端加热温度高15-35℃，轧制温度360-480℃，轧制速度0.5-3m/s，然后将杆材在线收卷；固溶与自然时效处理：将收卷杆材固溶处理，固溶温度490～500℃，保温1～3小时，淬...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志浩，秦高梧，王高松，朱庆丰，朱成，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21