一种铝合金材料组织遗传性的调控方法及7085铝合金厚板的制备方法技术

本申请实施例提供一种铝合金材料组织遗传性的调控方法及7085铝合金厚板的制备方法，涉及金属材料加工技术领域。铝合金材料组织遗传性的调控方法是制备铝合金铸坯的此过程中，采用以下三种调控方式中的至少两种对材料组织进行调控：配制铝合金原料时加入细晶固体料；将铝合金熔体进行过热处理；采用冲击打印的方式成型。7085铝合金厚板的制备方法主要是配制铝合金原料，并加入细晶固体料，加热熔化得到铝合金熔体，将铝合金熔体进行过热处理、冲击打印，得到铝合金铸坯；将铝合金铸坯进行变形处理、热处理、加工，得到7085铝合金厚板。调控方法和7085铝合金厚板的制备方法能够获得具有最佳遗传基因的材料，从而保证最终产品具有优异的晶粒组织和力学性能。具有优异的晶粒组织和力学性能。具有优异的晶粒组织和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金材料组织遗传性的调控方法及7085铝合金厚板的制备方法


[0001]本申请涉及金属材料加工
，具体而言，涉及一种铝合金材料组织遗传性的调控方法及7085铝合金厚板的制备方法。

技术介绍

[0002]金属材料的组织遗传性是指原材料的微观组织和质量对合金熔体之间，以及凝固条件对最终产品的微观结构之间产生的特殊影响，即“遗传效应”。将铸态组织中获得这种优异组织的行为称为“遗传基因的储存”或“遗传信息的储存”，将遗传基因的组成单元称为“遗传基因序列”。遗传基因会随着金属材料的深加工和热处理过程进行传递，最终表现在最终产品组织中具有这种遗传性，称为“遗传表达”，拥有这种遗传基因的材料将会表现出优异的力学性能及其他综合性能。
[0003]目前，对铝合金组织遗传性的研究还很少，虽然有研究者研究发现了铝合金原材料配料过程中加入的固体料(原始炉料)的组织对最终产品微观组织的影响，研究了细化剂(如Al
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Ti
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B)的组织对铸态组织的影响。但是这些研究都未全面解释铸态组织中的遗传基因及遗传基因是如何影响材料性能的，更加无法知晓如何全面调控使铝合金材料具有优异的微观组织和遗传基因。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种铝合金材料组织遗传性的调控方法及7085铝合金厚板的制备方法，能够获得具有最佳遗传基因的材料，从而保证最终产品具有优异的晶粒组织和力学性能。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种铝合金材料组织遗传性的调控方法，其包括以下步骤：
[0006]将铝合金原料加热熔化得到铝合金熔体，使铝合金熔体成型得到铝合金铸坯；在此过程中，采用以下三种调控方式中的至少两种对材料组织进行调控：配制铝合金原料时加入细晶固体料；将铝合金熔体进行过热处理；采用冲击打印的方式成型。
[0007]在上述技术方案中，专利技术人在实现本申请的过程中发现：固态金属源于液态金属，任何铸造工艺的凝固过程都是从金属液体开始的，液态金属的结构和性质必然会影响凝固初期的成核过程，从而影响最后的固态金属的晶粒组织和力学性能；再往源头看，铝合金产品的组织和性能一定程度上取决于原材料的微观组织和质量，其原始状态会对合金熔体及最终产品微观结构产生特殊影响。专利技术人发现：配制铝合金原料时加入细晶固体料，熔体过热处理，熔体冲击打印都能帮助获得细小均匀的晶粒组织，通过选择三种调控方式中的至少两种，就能够对材料组织进行调控，以获得合适晶体组织。各调控方式的作用原理如下：
[0008]配制铝合金原料时加入细晶固体料，在熔化过程中，会形成亚稳态胶状悬浮粒子(即原子集团)，原子集团由大到小逐渐分裂，当外部条件使分离终止并保留一部分较小的
原子集团时，原始细晶固体料中的一些结构信息就有可能被保留下来，并遗传给后来的晶体。对熔体而言则存在着微观不均匀性，熔体是由成分和结构不同的游动的有序原子集团与它们之间的各种组元原子呈紊乱分布的无序带所组成；在原子集团的内部，原子的排列和结合与原有固体相似；原子集团和无序带均是熔体的独立组成物，它们由于热能的起伏不断局部地相互退化和重生，这种原子集团会促进形核，起到细化作用。
[0009]铝合金熔体(液态金属)的过热处理就是在熔炼时，把铝合金熔体再加热到液相线以上一定温度，然后再进行熔铸处理，过热处理能够充分发挥材料的潜力，提高材料的性能，显著改善铸锭的质量。
[0010]铝合金熔体冲击打印(液态金属3D打印)技术属于金属增材制造的一种，该技术采用过热处理后的铝合金熔体直接成形成铝合金铸件，在铝合金熔体叠层凝固过程中，微区快速凝固及熔体对液固界面的冲击造成等轴晶快速凝固、第二相弥散生长，从而实现高晶内固溶、低晶界析出、超低宏观偏析全等轴细晶铝合金铸锭制备，打破传统铸造工艺对铝合金晶内合金固溶量的限制。
[0011]而且上述调控方式之间能发挥协同增效作用：配料时加入细晶固体料在熔体中会形成弥散性的形核支点(晶坯)，如果采用常规的成型方式，晶粒不断长大会导致晶粒过大，而采用冲击打印的方式，在热流冲击下，能够使晶粒不会生长过大，保证晶粒细小均匀；如果熔体的温度较低，冲击打印时需要较大的喷射力，而将熔体进行过热处理后再冲击打印，无需过大的喷射力，保证能够获得细小均匀的晶粒组织；配料时加入的固体料熔化后会形成团簇粒子，而采用过热处理，能够使团簇粒子分散开。
[0012]因此，根据铝合金材料组织的晶粒要求，就可以选择相应的调控方式组合在一起，以达到组织遗传性调控的目的，能够获得具有最佳遗传基因的材料，从而保证最终产品具有优异的晶粒组织和力学性能。
[0013]在一种可能的实现方式中，细晶固体料为细晶变形组织的固体料，细晶固体料的加入比例为10％
‑
30％。
[0014]在上述技术方案中，细晶固体料的加入量要控制在一定的范围，才能达到增加弥散质点的数目而起到组织细化的作用。如果细晶固体料的加入量太少，熔体中形成的亚稳态胶状悬浮粒子过少，起不到促进形核和细化效果；如果细晶固体料的加入量过多，会形成过多胶状悬浮粒子，这些悬浮粒子会大量聚集，分散性变差，无法起到促进形核和细化作用，且会使合金成分变差，引入过多杂质元素。
[0015]在一种可能的实现方式中，过热处理的温度比液相线Tm高200
‑
300℃。
[0016]在上述技术方案中，专利技术人发现：铝合金熔体在熔融状态时，携带遗传因子的原子集团由于热能的起伏不断，局部相互退化和重生，熔体温度越高，原子集团的尺寸越小，无序区越大，将消除原始炉料的结构遗传痕迹。在正常熔炼的条件下，即过热度不高的条件下，胶状粒子聚集，容易形核，当熔体加热至很高温度时，胶状粒子内部的键能受到破坏，逐渐分解，当达到足够的过热度时发生不可逆性破坏，熔体过渡到真正的溶解状态，组织基因遭到破坏，结晶条件随之改变。另外，由于熔体过热处理后合金元素的扩散系数增大，使合金过饱和度增大，当过热熔体凝固时使由过饱和固溶体中析出的共晶相的弥散度和密度增大因而显著提高了合金的力学性能。
[0017]当接近液相线温度时熔体呈显微分层状态，这种显微分层可视作亚稳定乳化或一
种组元富集的胶状悬浮粒子。这种胶状粒子在过热度不大时由于有过剩的界面自由能而呈亚稳定状态，只有在达到足够的过热度时才发生不可逆性破坏，它们保存了原料的组织特征成为冶金过程中组织遗传性的载体并与原料的组织异相程度或组元混合机制有关。这些显微胶状集合体所占的体积比例及其大小和弥散性与熔体的过热温度、电磁搅拌、超声波处理等因素有关。因此，这些处理条件对冶金组织遗传性影响很大，明显改变结晶条件，随之改变了凝固后的铸锭或铸件的组织和性能。
[0018]熔体温度越高，原子集团的尺寸越小，无序区便扩大，其遗传效应也随着原子集团数量的减少而降低。熔体中包含细晶特征的原子集团不能稳定存在，随着保温时间的延长逐渐分解，当达到一定的特性尺寸时将失去遗传特性。
[0019]第二方面，本申请实施例提供了一种7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料组织遗传性的调控方法，其特征在于，其包括以下步骤：将铝合金原料加热熔化得到铝合金熔体，使铝合金熔体成型得到铝合金铸坯；在此过程中，采用以下三种调控方式中的至少两种对材料组织进行调控：配制铝合金原料时加入细晶固体料；将铝合金熔体进行过热处理；采用冲击打印的方式成型。2.根据权利要求1所述的铝合金材料组织遗传性的调控方法，其特征在于，所述细晶固体料为细晶变形组织的固体料，所述细晶固体料的加入比例为10％
‑
30％。3.根据权利要求1所述的铝合金材料组织遗传性的调控方法，其特征在于，所述过热处理的温度比液相线Tm高200
‑
300℃。4.一种7085铝合金厚板的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：按照7085铝合金的合金元素组成配制铝合金原料，并加入细晶固体料，加热熔化得到铝合金熔体，将所述铝合金熔体进行过热处理、冲击打印，得到铝合金铸坯；将所述铝合金铸坯进行变形处理、热处理、加工，得到7085铝合金厚板。5.根据权利要求4所述的7085铝合金厚板的制备方法，其特征在于，所述细晶固体料为细晶变形组织的固体料，所述细晶固体料的加入比例为10％
‑
30％，所述细晶固体料的晶粒尺寸为10
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20μm。6.根据权利要求4所述的7085铝合金厚板的制备方法，其特征在于，所述过热处理的温度比液相线Tm高200
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海涛，张佼，邢辉，
申请(专利权)人：昆山晶微新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：