【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料形变热处理工艺，具体涉及一种基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法。
技术介绍
1、5000系铝合金是al-mg系不可热处理强化铝合金，具有密度低、可焊性好、可切削性好和抗腐蚀性能等优点。但其强度低的缺点很大程度上制约了al-mg合金的应用与发展。通过向合金中添加微量的sc，cu元素来控制合金中第二相的形成与分布，阻碍位错的移动，增强加工硬化潜力，从而提高合金的综合力学性能。搅拌摩擦加工技术作为一种大塑性变形技术，可以充分激发第二相的弥散分布，并且可以利用高速旋转刀具产生的摩擦热驱动搅拌区微观组织发生实质性改变，提升合金的力学性能。
2、目前，传统的搅拌摩擦加工是在空气中进行的，尖锐的热场不可避免地在al-mg合金中产生较高的峰值温度，同时加工过程中剧烈的材料流动会加剧热量的积聚和残余应力的累积。特别是对于含微量sc和cu元素的al-mg合金，相较于未经过搅拌摩擦加工处理的这类合金，传统搅拌摩擦加工处理工艺为其带来的力学性能提高并不显著，所以目前用于改善这类合金强度的方法仍然是将这类合金板材进行传统搅拌摩擦处理后，再进行后续的轧制变形和退火处理，但是这样的处理方法工艺复杂，效率低，并且会显著牺牲合金的塑性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，以解决现有技术传统搅拌摩擦加工对al-mg合金力学性能提升不高的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技
3、一种基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，具体包括如下步骤：
4、步骤1：对铝合金进行预时效处理；其中，预时效处理的温度为380℃~440℃，保温时间为1~3h，随后冷却至室温；
5、步骤2：将步骤1处理后的铝合金进行单道次深冷搅拌摩擦加工；其中，深冷搅拌摩擦加工的温度为-190℃~-150℃；
6、步骤3：对步骤2处理后的铝合金进行深冷处理。
7、优选地，在步骤1中，铝合金经过预时效处理后通过水淬至室温。
8、优选地，在步骤2中，通过搅拌摩擦加工设备对铝合金进行单道次加工，搅拌头的转速为200rpm-600rpm，行进速度控制为80mm/min-150mm/min。
9、优选地，在步骤3中深冷处理的温度为-190℃~-150℃，时间为1~2h。
10、优选地，步骤1~3依次进行。
11、优选地，所述铝合金为5000系铝合金。
12、优选地，所述5000系铝合金包括添加sc元素和cu元素的al-mg合金。具体为，按照质量百分比计算，所述5000系铝合金中，sc含量为0.15~0.25%，cu含量为0.1~0.15%，mg含量为1~5%，余量为al。
13、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
14、1、本专利技术采用预时效和深冷搅拌摩擦加工处理方法对al-mg合金进行处理，预时效确保合金中生成大量弥散的纳米沉淀相，不仅有更高的强化效果，而且均匀分布的强化相能改善塑性；深冷搅拌摩擦加工中，采用液氮作为冷却介质浸泡工件，可以快速调节温度场，减少剧烈的材料流动造成的残余应力，提高了冷却速度，减少了热软化，从而有利于合金的力学性能。
15、2、本专利技术利用预时效和深冷搅拌摩擦加工相结合的方式代替传统搅拌摩擦加工，在短的操作时间内，实现了晶粒细化、高密度团簇和纳米沉淀相的共存。原子信息表明，采用本专利技术的预时效和深冷搅拌摩擦加工相结合的方式后，该材料的显微结构优势为形成了尺寸1~2 nm的高密度团簇。在物理学上，位错线在团簇场中的迁移速度变慢，必须通过局部段切割将其与团簇分离，因此，在变形过程中会增加合金的应变硬化能力，最终同时提高了合金的强度和延展性。
16、3、采用本专利技术的预时效和深冷搅拌摩擦加工相结合的方式生产的al-mg合金具有优异的综合力学性能，扩大板材的应用范围，对汽车、航空等交通运输领域的发展有重要意义，适于现代工业化应用。
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1.一种基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，在步骤1中，铝合金经过预时效处理后通过水淬至室温。
3.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，在步骤2中，通过搅拌摩擦加工设备对铝合金进行单道次加工，搅拌头的转速为200rpm-600rpm，行进速度控制为80mm/min-150mm/min。
4.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，在步骤3中深冷处理的温度为-190℃~-150℃，时间为1~2h，随后升至室温。
5.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，步骤1~3依次进行。
6.根据权利要求1~5任意所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，所述铝合金为5000系铝合金。
7.根据权利要求6所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，所述50
...【技术特征摘要】
1.一种基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，在步骤1中，铝合金经过预时效处理后通过水淬至室温。
3.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦加工提高铝合金力学性能的方法，其特征在于，在步骤2中，通过搅拌摩擦加工设备对铝合金进行单道次加工，搅拌头的转速为200rpm-600rpm，行进速度控制为80mm/min-150mm/min。
4.根据权利要求1所述基于深冷搅拌摩擦...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴品，谢靖，梅霖，曹宇，黄光杰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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