2000系铝合金板材的热成型方法技术

一种2000系铝合金板材的热成型方法，能够进一步提高2000系铝合金的断裂韧性，实现更优异的损伤容限性能。所述热成型方法的核心生产工艺是热轧→一次固溶→冷轧，在进行所述热轧的工序中，将轧制温度选择为405℃‑430℃，并且在轧制初期采用较小的单道次变形量，在轧制变形接近一半时开始加大单道次变形量，在轧制后期采用较小的单道次变形量进行轧制，在进行冷轧的工序中，将轧制的变形量设定为20±5％。

Thermoforming Method of 2000 Series Aluminum Alloy Sheet

A hot forming method of 2000 series aluminium alloy sheet can further improve the fracture toughness of 2000 series aluminium alloy and achieve better damage tolerance performance. The core production technology of the hot forming method is hot rolling one solution cold rolling. In the process of hot rolling, the rolling temperature is selected to be 405 430 and a small single pass deformation is adopted in the initial rolling stage. When the rolling deformation is close to half, the single pass deformation is increased. In the later rolling stage, a smaller single pass deformation is adopted to roll, and then the rolling process is carried out. In the cold rolling process, the rolling deformation is set to 20 +5%.

【技术实现步骤摘要】
2000系铝合金板材的热成型方法
本专利技术涉及一种中强度、高损伤容限型铝合金板材的热成型工艺，更具体地，涉及2000系铝合金板材的热成型方法。
技术介绍
2000系铝合金板材，例如2000系的Al-Cu-(Mg)合金板材，作为一种中强度、高损伤容限型铝合金板材，具有优良的韧性、强度及疲劳性能，特别是在耐热性方面显著优于其它系列的铝合金板材，因而是最主要的轻量化结构材料，而被广泛应用于航空航天工业(例如飞机机身蒙皮、下翼蒙皮等)。但是，如何提髙可热处理型2000系航空铝合金的强度、韧性、腐蚀性能、耐热性能和疲劳损伤容限性能，一直是科学界和工程界研究的热点问题，同时也是难点问题。2024HDT-T351铝合金是国外近年来在原有2024铝合金基础上新开发的高损伤容限型铝合金，具有高比强度、高断裂韧性和优异的综合性能，其疲劳抗力也在原有基础上得到提升。2024HDT合金的制备需要在合金成分、热加工工艺等方面进行严格控制。热加工工艺流程和参数窗口对制备合格的2024HDT-T351铝合金具有重要的影响。中国专利申请CN1867689A公开了一种用于生产高损伤容限铝合金的方法，主要针对的是生产2-7mm的薄板，其特征是对热轧产品的冷却速度进行控制。美国专利申请US2008/0060724A公开了一种2000系铝合金厚板和薄板的生产流程，其中，厚板(厚度：25mm-50mm)的流程：铸造→均匀化→热轧→退火和/或二次加热→热轧→固溶淬火→拉伸→自然时效；薄板(厚度：2.0mm-12mm)的流程：铸造→均匀化→热轧→固溶淬火(采用均匀化时的温度和时间)→冷轧→拉伸→自然时效。美国专利第5938867号提出铸锭热轧后在385℃-468℃进行中间退火，制备出2024HDT合金。另外，美国专利第5213639号在2024系铝合金的成分上进行了调整，并提出热轧后在479℃-524℃加热继续热轧。但是，如何能进一步提高2000系铝合金的断裂韧性，以实现更优异的损伤容限性能是本专利技术所要解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种2000系铝合金板材的热成型方法，能够进一步提高2000系铝合金的断裂韧性，实现更优异的损伤容限性能。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种2000系铝合金板材的热成型方法，其中，所述热成型方法的核心生产工艺是热轧→一次固溶→冷轧，在进行所述热轧的工序中，将轧制温度选择为405℃-430℃，并且在轧制初期采用较小的单道次变形量，在轧制变形接近一半时开始加大单道次变形量，在轧制后期采用较小的单道次变形量进行轧制，在进行冷轧的工序中，将轧制的变形量设定为20±5％。根据如上所述的热成型方法，基于试样的高温瞬时性能，并结合实际生产，在热轧工艺中将轧制温度选择在具有良好的加工工艺性能的405℃-430℃，并且在轧制初期采用较小的单道次变形量，在轧制变形接近一半时加大单道次变形量，在轧制后期为了保证板型而采取较小的单道次变形量进行轧制，由此使合金能够保持良好的热塑性，另外，在冷轧工艺中，将轧制的变形量设定为20±5％，由此，能在确保强化效果的同时不易产生缺陷。在本专利技术中，由于在保证铝合金具有良好的热成形性能的基础上，采用更大的单道次压下量能够保证变形充分，因此，较为理想的是，在进行所述热轧的工序中，在轧制变形接近一半时采用单道次大压下量，单道次变形量为20％-30％。在本专利技术中，较为理想的是，在进行所述热轧的工序中，热轧后的板材厚度根据进行所述冷轧的变形量所确定，以满足进行所述冷轧的工序中的轧制变形量为20±5％，由此使得热轧后的规格能够与冷轧匹配。在本专利技术中，较为理想的是，所述一次固溶的工序中的恒温温度为496±3℃。在本专利技术中，较为理想的是，所述2000系铝合金板材的成型厚度为12.7mm-38.1mm。另外，在材料规范中，厚度12.7mm-38.1mm采用统一标准，经过多次对比试验可知，通过上述热成型工艺生产得到的板材具有优异的损伤容限性能，与现有的进口同类材料的断裂韧性得到明显提高。在本专利技术中，较为理想的是，所述2000系铝合金板材是2024HDT-T351型的铝合金。附图说明图1是表示从铸锭制成的试片在不同温度下的强度、延伸率、断面收缩率的热塑性曲线。图2是表示采用通过本专利技术的热成型工艺得到的铝合金板材与现有的进口同类材料的L-T向断裂韧性的对比图。图3是表示采用通过本专利技术的热成型工艺得到的铝合金板材与现有的进口同类材料的T-L向断裂韧性的对比图。具体实施方式首先，对本专利技术的高损伤容限型合金板材的生产工艺进行简单说明。本专利技术的2000系铝合金板材的生产工艺流程为：铸造→均匀化处理锯切→铣面热轧→一次固溶(采用高温退火的工艺参数)→冷轧(矫直)→二次固溶→预拉伸→自然时效。另外，由于本专利技术着眼于高损伤容限型合金板材的强韧性匹配要求，因此，核心的板材生产工艺是：热轧→一次固溶→冷轧。以下，主要针对热轧、一次固溶、冷轧分别进行展开说明。此处所说明的2000系铝合金板材以2024HDT-T351型铝合金板材为例，但不局限于此种型号，也可以适用于2000系铝合金板材的其他型号。另外，此处所使用的2000系铝合金板材(例如2024HDT-T351型)的厚度为12.7mm-38.1mm。热轧在本专利技术中，对于热轧的参数选择，着重考虑的是轧制温度和变形量(单道次变形量和总变形量，以％计)。-板材轧制预加热-在板材轧制预加热工序中，主要是轧制温度的选择。轧制温度的选择依据是通过热模拟及热塑性试验获得，而轧制速度依据具体工业化生产中的高损伤容限性能合金(2000系铝合金板材)具体的轧制板型摸索获得。首先，从铸锭上切取试片加工成高温瞬时试片，测定该试片在不同温度(20℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、425℃、450℃、475℃、500℃)下的强度、延伸率、断面收缩率的性能参数，测得的结构试验结果见表1，而热塑性曲线如图1所示。另外，表1是2000系铝合金板材的铸锭试样的高温瞬时性能。表1：其中：Rm：强度；A：延伸率；ψ：断面收缩率从试样的高温瞬时性能来看，铸锭在400℃-450℃之间具有良好的加工工艺性能。另外，结合实际生产，为了确保能够获得理想的温度控制水平，则优选将轧制温度确定为405℃-430℃。-板材轧制-在板材轧制工序中，考虑合金开坯时厚度规格较大，结合2000系铝合金板材的轧制道次分配规律，为了保证合金保持良好的热塑性，轧制初期采用较小的单道次变形量，在轧制变形接近一半时加大单道次变形量，在轧制后期为了保证板型而采取较小的单道次变形量进行轧制。另外，在保证铝合金具有良好的热成形性能的基础上，采用更大的单道次压下量能够保证变形充分，因此，较为理想的是，在轧制变形接近一半时采用单道次大压下量，单道次变形量为20％-30％。对于总变形量，由于采用的铸锭规格可以保证充足的总变形量，因此，热轧后的规格(例如，板材厚度)主要考虑与冷轧的匹配性。一次固溶一次固溶和二次固溶也均可称为固溶处理，其是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。另外，在一次固溶中，对于其中的温度和时间的参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2000系铝合金板材的热成型方法，其特征在于，所述热成型方法的核心生产工艺是热轧→一次固溶→冷轧，在进行所述热轧的工序中，将轧制温度选择为405℃‑430℃，并且在轧制初期采用较小的单道次变形量，在轧制变形接近一半时开始加大单道次变形量，在轧制后期采用较小的单道次变形量进行轧制，在进行冷轧的工序中，将轧制的变形量设定为20±5％。

【技术特征摘要】
1.一种2000系铝合金板材的热成型方法，其特征在于，所述热成型方法的核心生产工艺是热轧→一次固溶→冷轧，在进行所述热轧的工序中，将轧制温度选择为405℃-430℃，并且在轧制初期采用较小的单道次变形量，在轧制变形接近一半时开始加大单道次变形量，在轧制后期采用较小的单道次变形量进行轧制，在进行冷轧的工序中，将轧制的变形量设定为20±5％。2.如权利要求1所述的2000系铝合金板材的热成型方法，其特征在于，在进行所述热轧的工序中，在轧制变形接近一半时采用单道次大压下量，单道次变形量为20％-30％。3.如权利要求1所述的2000系...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕奎，王志超，李红萍，吕新宇，蔡玲，孙黎明，章骏，刘洪雷，王旭，刘显东，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31