一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺，其包括以下工艺过程：备料

【技术实现步骤摘要】
一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺


[0001]本专利技术涉及铝合金成形和热处理
，尤其涉及一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺。

技术介绍

[0002]铝合金与其它金属材料相比，具有密度小、比强度、比刚度、比模量较高，导热性能、腐蚀性、塑性加工性能以及抗冲击性能良好等优点，且铝合金材料可回收再利用，能够减少对环境的破坏及资源的浪费，在航空、航天、船舶、交通运输等领域广泛应用。现有的铝合金温、热成形生产工艺，可改善成形过程中材料的成形性能，但仍存在一些问题，比如热量传输速度慢、耗散快，能耗大；热处理过程中容易形成表面氧化层，后续工艺难以去除，影响产品质量；容易引发晶粒异常长大，导致合金内部晶粒粗大和尺寸分布不均匀，严重损害了合金的力学性能；处理工艺要求苛刻，容易产生材料内部温度不均、局部过烧，导致固溶处理后合金组织和性能均匀性、一致性和稳定性差。对于可热处理强化铝合金的成形零件，进行固溶处理后，进行时效处理，再进行加工成形，才可满足产品的使用要求。试件在进行热处理过程中，厚度较薄的成形零件会因为热胀冷缩而产生翘曲变形，导致成形零件的最终尺寸、形状精度受到严重影响。同时单一热效应作用下，溶质原子析出驱动力有限，沉淀析出过程不能充分进行，析出相分布不均匀。
[0003]电脉冲处理是一种向材料中输入脉冲电流的工艺方法，由于脉冲电流在材料中产生的诸多物理效应，使得材料的组织发生不同于其他工艺过程中的变化，从而达到改变材料组织的目的。近年来，电脉冲在材料凝固组织改善、塑性加工、固态相变、组织细化和表面处理等领域受到广泛关注。电脉冲处理特有的短时、高效、节能是传统热处理无法比拟的。在电脉冲的作用下，电子和原子的交互作用增强，金属材料中原子的扩散速度加快，从而影响合金中析出相的尺寸、形貌和分布，改善合金的性能。
[0004]电脉冲处理作为一种改善固态金属性能的新型技术手段，依靠焦耳热可快速加热制件，同时，电子流与原子间存在的强相互作用使材料热膨胀滞后于温升，形成的瞬时热压应力，利于改善微结构。中国专利申请CN2018113527247公开了一种电脉冲辅助热挤压成形方法。该专利技术能够显著降低成形压力，细化晶粒，提升产品质量。中国专利申请CN 201910812095X将传统加热方式与电脉冲相结合，提出了一种热辅助电脉冲处理方法，该方法可以减少升温过程对金属材料组织的影响，能提供一个相对稳定的温度场。
[0005]上述专利均引入了电脉冲，虽然在一定程度上改善了材料微观组织性能，但存在如下技术问题：
[0006]1)采用电脉冲辅助的时间、温度与常规热处理时间一致，耗时较长，不仅降低了生产效率，也造成巨大的加热能耗。
[0007]2)现有工艺仅能改善一个方向的材料性能，未提及能同时改善两个方向的材料性能。
[0008]所以，探索出一种既完善成形性能，又可以减少成本，而且可以精准成形、保持高
强度的铝合金产品的生产工艺，对于铝合金在生产制造业中的生产应用是必要的。

技术实现思路

[0009]针对上述现有生产技术中的技术问题，本专利技术提供一种提高6系铝合金板材综合性能的生产工艺，该生产工艺处理后的6系铝合金板材具有组织性能各向异性小、内应力低、表面质量高和生产周期短等优点。
[0010]为实现上述目的，本专利技术所采用的工艺方案如下。
[0011]一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺，包括如下步骤：
[0012](1)备料：将H112态铝合金方形坯料锯切至工艺尺寸要求，得原材料；
[0013](2)均匀化处理：所述均匀化热处理为三极均匀化热处理，将原材料室温装炉，按功率升温至545
±
5℃保温6小时，再以60℃/h升温速度升温至580
±
5℃后保温0.5小时，随后随炉冷却至460～490℃保温0.5小时，得均热原材料；
[0014](3)多轴自由锻：将均热后的原材料进行多轴自由锻造，保持始锻温度为450～480℃，终锻温度≥430℃，在3600T液压机上进行六镦四拔多轴锻造开坯，所述锻造过程为：先Z向镦粗1次，然后X向镦拔1次，Y向镦拔1次，接着再X向镦拔1次，Y向镦拔1次，最后再Z向镦粗1次，并平整坯料各端面尺寸，得自由锻坯料；
[0015](4)再结晶退火：将自由锻坯料室温装炉，按功率升温至540
±
5℃保温3小时；
[0016](5)锯切铣面：将再结晶退火后的坯料采用强风和室温水喷淋共同冷却至室温，清理锻坯各表面的锻造缺陷并进行探伤，用精密锯床将再结晶退火后的坯料锯切至工艺尺寸的厚度要求，并预留厚度方向上的铣削余量，铣削后得待冷轧板材坯料；
[0017](6)室温冷轧：将锯切铣面后的待冷轧板材进行两次单道次变形量为4.5％的室温冷轧变形，得冷轧板材；
[0018](7)电脉冲处理：利用电脉冲设备对冷轧板材进行电脉冲处理；
[0019](8)预拉伸：将电脉冲处理后的合金板材在拉伸机上进行预拉伸处理，拉伸变形量为4.0～5.0％，得预拉伸板材；
[0020](9)人工时效：将预拉伸板材放入时效热处理炉中进行人工时效处理，时效温度为160～190℃，保温时间为1～5小时。优选时效温度为175℃，保温时间为3小时。
[0021]优选地，
[0022]本专利技术的步骤(3)中，多轴自由锻过程中每次镦拔的变形量为65％～70％，下压速度为25～35mm/s，优选地为30mm/s。
[0023]本专利技术的步骤(5)中，锯切铣面，铣去厚度方向上预留的铣削余量后能够保证Z向上下两个表面的平行度。
[0024]本专利技术的步骤(6)中，室温冷轧，先沿X向进行一次单道次变形量为4.5％的室温冷轧，再沿Y向进行一次单道次变形量为4.5％的室温冷轧。
[0025]本专利技术的步骤(7)中，电脉冲处理输入到铝合金板材试样的加电区域段的电脉冲参数为：频率为300～1200Hz，脉冲宽度为50～500μs，有效电流密度为100～300A/mm2，电脉冲处理时间30～300s；使铝合金板材在空气中快速升温至160～190℃。更优选地，电脉冲参数为：频率为500Hz，脉冲宽度为100μs，有效电流密度为200A/mm2，电脉冲处理时间60s；使铝合金板材在空气中快速升温至175℃。
[0026]本专利技术的步骤(7)中，电脉冲处理，板材与载样台之间放置有耐高温绝缘材料或载样台采用耐高温绝缘材料制作，并将保温隔热罩罩设在载样台外部。
[0027]本专利技术的步骤(8)中，预拉伸，先沿X向进行4.5％变形量的预拉伸变形，再沿Y向进行4.5％变形量的预拉伸变形。
[0028]本专利技术的步骤(9)加工后得到的铝合金板材为6系铝合金板材。
[0029]本专利技术通过对H112态(热加工态)的方形坯料进行多级均匀化处理和多轴自由锻提高锻坯变形的均匀性，减小锻坯组织性能的各向异性，促进晶内和晶界粗大残余相的充分破碎和溶解，并在锻坯组织中积累了大量的位错和细化组织；再通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高铝合金板材综合性能的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）备料：将H112态铝合金方形坯料锯切至工艺尺寸要求，得原材料；（2）均匀化处理：所述均匀化热处理为三极均匀化热处理，将原材料室温装炉，按功率升温至545
±
5℃保温6小时，再以60℃/h升温速度升温至580
±
5℃后保温0.5小时，随后随炉冷却至460~490℃保温0.5小时，得均热原材料；（3）多轴自由锻：将均热后的原材料进行多轴自由锻造，保持始锻温度为450~480℃，终锻温度≥430℃，在3600T液压机上进行六镦四拔多轴锻造开坯，所述锻造过程为：先Z向镦粗1次，然后X向镦拔1次，Y向镦拔1次，接着再X向镦拔1次，Y向镦拔1次，最后再Z向镦粗1次，并平整坯料各端面尺寸，得自由锻坯料；（4）再结晶退火：将自由锻坯料室温装炉，按功率升温至540
±
5℃保温3小时；（5）锯切铣面：将再结晶退火后的坯料采用强风和室温水喷淋共同冷却至室温，清理锻坯各表面的锻造缺陷并进行探伤，用精密锯床将再结晶退火后的坯料锯切至工艺尺寸的厚度要求，并预留厚度方向上的铣削余量，铣削后得待冷轧板材坯料；（6）室温冷轧：将锯切铣面后的待冷轧板材进行两次单道次变形量为4.5%的室温冷轧变形，得冷轧板材；（7）电脉冲处理：利用电脉冲设备对冷轧板材进行电脉冲处理；（8）预拉伸：将电脉冲处理后的合金板材在拉伸机上进行预拉伸处理，拉伸变形量为4.0~5.0%，得预拉伸板材；（9）人工时效：将预拉伸板材放入时效热处理炉中进行人工时效处理，时效温度为160~190℃，保温时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝金，王健，王军，丁先先，
申请(专利权)人：江苏瑞吉达建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：