一种抗疲劳AlMg合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗疲劳AlMg合金材料及其制备方法，该合金是通过步骤1：将如下原料进行熔炼浇铸成板坯；步骤2：将步骤1制得的板坯进行均匀化热处理；步骤3：将步骤2得到的铸坯送入预热炉加热至415℃并保温5

【技术实现步骤摘要】
一种抗疲劳AlMg合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金及合金制造领域，具体涉及一种抗疲劳AlMg合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金由于其优异的比强度、耐蚀性能、焊接性能、气密性等优点，在各种对材料性能有较高要求的机械设备和结构上得到了广泛应用。易于焊接、耐腐蚀性能优异，并具有一定强度和良好阳极氧化性能的AlMg合金被用于制造服役环境中存在一定的腐蚀和摩擦介质，并对零件的阳极氧化性能有较高要求的结构件。如今，高性能AlMg合金的重点应用领域包括汽车、船舶、电子产品、工程机械等行业。其中，在用于制造集成电路和液晶显示器面板的真空腔室系统中，AlMg合金得到了广泛的应用。
[0003]随着显示器面板的尺寸不断增大，生产面板的真空腔室设备的尺寸规模也越来越大。采用电子束焊接AlMg合金厚板是制造大尺寸真空腔室设备的主要原料。在这些领域使用的AlMg合金材料主要包括5052、5083等牌号，在加工成各种零件后进行电子束焊接和阳极氧化处理。在AlMg合金的加工使用过程中，特别是在大尺寸的腔体结构上，不可避免地要使用到厚板的中心位置的材料。因此，要求AlMg合金厚板的中心位置的材料也具有良好的使用性能，对AlMg合金厚板的均匀性提出了很高的要求。真空腔体承受交变载荷的阀门正位于厚板的中心位置，要求板材中心的材料不但要有足够的强度，还要有良好的疲劳性能，满足真空腔室长期服役的要求。而铝合金板材尤其是厚板的中心往往是性能最薄弱的位置。板厚中心不但强度最低，而且存在显微疏松和气孔，这些显微缺陷严重降低材料的疲劳性能，这在200mm以上厚度的厚板材料上表现得尤为突出。

技术实现思路

[0004]为了克服现有现有技术中的不足，本专利技术提供了一种抗疲劳AlMg合金材料及其制备方法，具体技术方案如下：
[0005]一种抗疲劳AlMg合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：将如下原料进行熔炼浇铸成板坯：≤0.4wt％的Fe，≤0.4wt％的Si，≤0.1wt％的Cu，0.4
‑
1wt％的Mn，4
‑
4.9wt％的Mg，0.05
‑
0.25wt％的Cr，0.25wt％的Zn，0.15wt％的Ti，0.05
‑
0.25wt％的Zr和余量的铝，控制铝中的氢含量≤0.05ml/100gAl；铝合金中唯一能够有效溶解的气体元素是氢。氢在铝合金中的溶解度随温度降低而减小。固态铝合金中的溶解度明显小于铝液中的溶解度。如果不除氢，在降温凝固的过程中铝液中溶解的大量的氢会以气泡的形式析出，在铝合金中形成气孔缺陷。板材的心部尤其容易出现中心气孔区。显微气孔的出现会大幅降低材料的疲劳性能，应加以控制，故需要除氢。
[0007]步骤2：将步骤1制得的板坯进行均匀化热处理；
[0008]步骤3：将步骤2得到的铸坯送入预热炉加热至415℃并保温5
‑
15h；
[0009]步骤4：首先对步骤3得到的板坯在L方向上进行镦粗，使其变成ST方向，并继续对
板坯在长、宽、高三个不同的方向上进行锻压，锻造成新的长方体板坯，使原先宽边变成长边，厚度方向上的边变成宽边，长边变成厚度方向上的边，对锻造后的板坯进行轧制变形以获得所需的尺寸即可。
[0010]步骤1中采用SNIF(Spinned Nozzle Inert Flotation)除气设备进行除气处理。高速旋转的SNIF转子将充入铝液中的氩气惰性气体剪切成微小的气泡。氩气泡在上浮的过程中吸附铝液中溶解的氢气，将其带出液面溢出，达到除氢的效果。
[0011]步骤2中均匀化热处理的工艺为先在460
‑
480℃条件下处理1.5
‑
3h，后在510
‑
550℃条件下处理5
‑
15h。
[0012]优选地，在上述步骤1
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4中均监测氢含量，控制氢含量≤0.05ml/100gAl。
[0013]一种抗疲劳AlMg合金材料，其晶粒尺寸为50微米，将其制成厚度为250mm的坯板，板厚中心处无明显微疏松和气孔，在125
‑
200MPa应力测试条件下，使用寿命大于5934855。
[0014]本专利技术通过在冶炼过程中严格控制氢含量，并在合金设计上使用了微量的Zr进行合金化，通过合适的均匀化热处理工艺，使板材中心的显微气孔尺寸显著减小，细化晶粒尺寸，降低了显微缺陷对疲劳性能的有害影响。铸造成板坯后，首先对板坯在L方向上进行镦粗，使其变成ST方向，并继续对板坯在长、宽、高3个不同的方向上进行锻压，锻造成新的长方体板坯，但原LT方向变成了L方向，原ST方向变成LT了方向。通过对铸造板坯的3个方向轴进行对调锻造，使铸造板坯固有的中心疏松区经历充分的塑形变形，从而被焊合而变得致密，有利于增强材料的疲劳性能。然后对锻造后的新板坯按照正常的热轧工艺进行轧制变形以获得所需的尺寸。通过本专利技术的工艺路线可明显提高AlMg合金厚板心部材料的抗疲劳性能，拓展其在大型真空腔体系统中的应用。
附图说明
[0015]图1为普通材料(左)与本专利技术实施1(右)制得的材料板厚中心位置的金相组织对比图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例1
[0018]按以下步骤制备抗疲劳AlMg合金材料：
[0019]步骤1：将如下原料进行熔炼浇铸成板坯：0.4wt％的Fe，0.4wt％的Si，0.1wt％的Cu，0.4wt％的Mn，4wt％的Mg，0.05wt％的Cr，0.25wt％的Zn，0.15wt％的Ti，0.05wt％的Zr和余量的铝，控制铝中的氢含量≤0.05ml/100gAl；
[0020]步骤2：将步骤1制得的板坯进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为先在470℃条件下处理2h，后在510
‑
550℃条件下处理5
‑
25h；
[0021]步骤3：将步骤2得到的铸坯送入预热炉加热至415℃并保温5
‑
15h；
[0022]步骤4：首先对步骤3得到的板坯在L方向上进行镦粗，使其变成ST方向，并继续对
板坯在长、宽、高三个不同的方向上进行锻压，锻造成新的长方体板坯，使原先宽边变成长边，厚度方向上的边变成宽边，长边变成厚度方向上的边，对锻造后的新板坯按照正常的热轧工艺进行轧制变形，轧制至250mm厚度。
[0023]图1为普通材料与本专利技术材料板厚中心位置的金相组织。可见左图材料的中心疏松区晶粒边界、显微气孔都比较明显，而本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗疲劳AlMg合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将如下原料进行熔炼浇铸成板坯：≤0.4wt％的Fe，≤0.4wt％的Si，≤0.1wt％的Cu，0.4
‑
1wt％的Mn，4
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4.9wt％的Mg，0.05
‑
0.25wt％的Cr，0.25wt％的Zn，0.15wt％的Ti，0.05
‑
0.25wt％的Zr和余量的铝，控制铝中的氢含量≤0.05ml/100gAl；步骤2：将步骤1制得的板坯进行均匀化热处理；步骤3：将步骤2得到的铸坯送入预热炉加热至415℃并保温5
‑
15h；步骤4：首先对步骤3得到的板坯在L方向上进行镦粗，使其变成ST方向，并继续对板坯在长、宽、高三个不同的方向上进行锻压，锻造成新的长方体板坯，使原先宽边变成长边，厚度方向上的边变成宽边，长边变成厚度方向上的边，对锻造后的板坯进行轧制变形以获得所需的尺寸即可。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘大刚，李玉凤，
申请(专利权)人：爱瑞科苏州材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：