【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料领域，具体是一种高强度高塑性铝合金及其制备方法。
技术介绍
1、铝在地壳中存储丰富，铝及铝合金具有优异的性能，如密度低，导热导电性能好，耐腐蚀等，在交通、海洋、空天等领域具有广泛应用。al-cu-mg系铝合金是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，用途主要用于制作各种高负荷的零件和构件(但不包括冲压件锻件)如飞机上的骨架零件，蒙皮，隔框，翼肋，翼梁，铆钉等150℃以下工作零件。目前，常规铝合金板材的制备流程包括熔炼、均匀化处理、各种轧前准备、热轧、冷轧、固溶时效热处理以及精整等，制备流程复杂，航空铝合金进行固溶时效热处理强化一般是在过饱和固溶体中通过析出弥散相的方式进行强化。一般的析出序列为：偏聚区(或称gp区)→过渡相(亚稳相)→平衡相。变形热处理的过程中，变形诱导析出，析出影响变形，变形和析出相互影响，动态影响材料的性能。但随着时代的发展和科技的进步，al-cu-mg系铝合金的强度愈发的不能满足日益提高的服役要求。以2024铝合金板材为例，其经过固溶时效强化处理后的抗拉强度仍低于500mpa。而在飞机的制造设计中有这么一句话，“为减轻每一克重量而奋斗，一克重量比金贵”。因此，进一步改善al-cu-mg系铝合金的强度以实现材料的轻量化具有十分重要的工程意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种高强度高塑性铝合金及其制备方法，本专利技术提供的制备方法能够制备得到高强度、高塑性和高致密度的铝合金板材，并且耐腐蚀。
2、本
3、s1)将铝合金粉末进行高能球磨，得到混合粉末；
4、s2)将步骤s1)得到的混合粉末进行等静压成型，得到预制坯；
5、s3)将步骤s2)得到的预制坯预热，再进行锻造烧结，得到高强铝合金锻件；
6、s4)将步骤s3)得到的高强铝合金锻件预加热保温处理后，再进行轧制变形，得到高强度高塑性铝合金；
7、所述预加热保温处理的温度为300～550℃，所述预加热保温处理的时间为20～60min。
8、本专利技术所述铝合金粉末包括以下组分：1～3wt％的mg；1～5wt％的cu；0～0.5wt％的si；0～0.5wt％的fe；0～0.5wt％的zr；余量为al。在本专利技术的某些实施例中，所述铝合金粉末包括以下组分：1～2.5wt％的mg；2～5wt％的cu；0.2～0.4wt％的si；0.2～0.4wt％的fe；0.2～0.4wt％的zr；余量为al。在本专利技术的某些实施例中，所述铝合金粉末包括以下组分：1.2～1.8wt％的mg；3～5wt％的cu；0.4wt％的si；0.4wt％的fe；0.4wt％的zr；余量为al。
9、本申请专利技术人创造性地发现，将本专利技术所述的铝合金粉末经过高能球磨、等静压成型和锻造烧结后得到的锻件进行本专利技术所述的轧制变形，能够得到高强度、高塑性和高致密度的高性能耐腐蚀铝合金板材，并且本专利技术无需进行固溶时效处理，极大减少了工艺流程。
10、本专利技术首先将铝合金粉末进行高能球磨，得到混合粉末。本专利技术所述高能球磨的时间为20～60h，优选为30～50h，最优选为42～48h；所述高能球磨的球料比为(8～12)：1，优选为(9～11)：1，最优选为10：1。本专利技术采用了高能球磨技术，通过调控球磨制粉工艺及过程控制剂制备出表面洁净且具备高活性的超细铝合金混合粉体，为下一步锻造烧结的快速烧结和锻造变形提供了基础条件。
11、具体而言，本专利技术首先将防锻剂和铝合金粉末进行高能球磨，得到混合粉末。本专利技术所述防锻剂选自无水乙醇、丙酮、正己烷、聚乙二醇和煤油中的一种或多种，更优选为无水乙醇、丙酮和聚乙二醇中的一种或多种，最优选为无水乙醇和聚乙二醇；所述聚乙二醇优选为高分子量聚乙二醇，分子量优选为8000～15000，更优选为11000～13000。在本专利技术的一个实施例中，本专利技术将聚乙二醇和铝合金粉末进行高能球磨，所述铝合金粉末和聚乙二醇的用量质量比优选为(100～500)：1，更优选为(150～250)：1，最优选为200：1。在本专利技术的另一个实施例中，本专利技术将丙酮和铝合金粉末进行高能球磨，所述铝合金粉末和丙酮的用量比例优选为1000g：(2～15)ml，更优选为1000g：(3～10)ml，最优选为1000g：(5～8)ml。
12、本专利技术得到混合粉末后，将得到的混合粉末进行等静压成型，得到预制坯。本专利技术所述等静压成型具体为冷等静压成型。在本专利技术的某些实施例中，所述等静压成型的压力为100～500mpa；所述等静压成型的时间为5～30s。
13、本专利技术得到预制坯后，将得到的预制坯预热，再进行锻造烧结，得到高强铝合金锻件。在本专利技术的某些实施例中，将得到的预制坯置于高温炉中预热，再置于锻造模具中进行锻造烧结，锻造完成后冷却至室温，得到高强铝合金锻件。本专利技术所述预热的温度为540～620℃，优选为560～600℃，更优选为580℃；所述预热的时间为3～20min，优选为5～15min，最优选为10min。本专利技术所述锻造烧结的锻造压力为150～750t，优选为250～500t，更优选为350～450t。本专利技术锻造烧结的快速烧结和锻造成型工艺避免了粉体预制坯的氧化，保证了高强铝合金锻件的高性能。
14、本专利技术得到高强铝合金锻件后，将得到的高强铝合金锻件预加热保温处理后，再进行轧制变形，得到高强度高塑性铝合金。具体而言，将得到的高强铝合金锻件预加热保温处理后，在合适的轧制温度下进行轧制变形处理，随后冷却至室温，无需进行固溶时效处理就能直接获得高强度高塑性铝合金。本专利技术所述预加热保温处理的温度为300～550℃，所述预加热保温处理的时间为20～60min，优选为25～35min，最优选为30min。
15、本专利技术所述轧制变形为多道次轧制变形，每道次轧制的下压量为5％～10％，优选为6％～8％；总变形量为50％～80％，优选为65％～75％，最优选为70％。本专利技术所述下压量和所述总变形量均是相对所述高强铝合金锻件的初始厚度而言的。本专利技术所述轧制变形的温度为300～550℃，优选为400～520℃，更优选为480～500℃。
16、本专利技术所述轧制变形的每道次轧制之间具有间隔，本专利技术所述轧制变形中，每道次轧制间隔需要将板材置于预加热保温处理的温度保温进行补热，具体即在每道次轧制的间隔将所述锻件在所述预加热保温处理的温度下进行保温3～8min，优选为4～6min，最优选为5min。
17、在本专利技术中，所述冷却至室温的冷却方式不加以限定，以炉冷、空冷和水冷以及在其余介质中冷却均可。
18、本专利技术还提供了一种高强度高塑性铝合金，其由上述的制备方法制备得到。实施例结果表明，本专利技术提供的高强度高塑性铝合金板材的抗拉强度为530～620mpa，延伸率为6％～10％，同时具备优异的耐腐蚀性能，强度和耐腐蚀性能明显优于常规工艺制备的2024铝合金本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度高塑性铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4)中，所述轧制变形的温度为300～550℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4)中，所述轧制变形为多道次轧制变形，每道次轧制的下压量为5％～10％，总变形量为50％～80％。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S4)中，所述轧制变形的每道次轧制之间具有间隔，在每道次轧制的间隔将所述锻件在所述预加热保温处理的温度下进行保温3～8min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1)中，所述铝合金粉末包括以下组分：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1)具体为：将防锻剂和铝合金粉末进行高能球磨后，得到混合粉末；
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1)中，所述高能球磨的时间为20～60h，所述高能球磨的球料比为(8～12)：1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3)中，所述预热的温度为540～620℃，所述预
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3)中，所述锻造烧结的锻造压力为150～750T。
10.一种高强度高塑性铝合金，其特征在于，其由权利要求1～9中任一所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度高塑性铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4)中，所述轧制变形的温度为300～550℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4)中，所述轧制变形为多道次轧制变形，每道次轧制的下压量为5％～10％，总变形量为50％～80％。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s4)中，所述轧制变形的每道次轧制之间具有间隔，在每道次轧制的间隔将所述锻件在所述预加热保温处理的温度下进行保温3～8min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1)中，所述铝合金粉末包括以下组分：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：姬朋飞，李培泽，乔竹辉，汤华国，宋琳，张友健，张绪圭，武旭，王露凝，李波，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室，
类型：发明
国别省市：
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