CN104745900B - 一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺 - Google Patents

Abstract

一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺，属于有色金属合金技术领域。对质量百分含量为：Mg，5.7％‑6.5％；Mn，0.3％‑0.9％；Zn 0.5％‑0.9％；Zr，0.1％‑0.3％；Er，0.1％‑0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al的铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20℃下热轧，压下量大于90％，空冷至室温，然后在370℃保温1h进行热轧，压下量为60％，空冷至室温。该种加工工艺既能够提高该合金在低温下的强度，又能够保持较高的低温冲击韧性和延伸率，得到一种在低温下高强耐冲击的铝镁铒合金材料。

Description

一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种提高铝镁铒合金材料低温下拉伸性能和冲击性能的轧制工艺。

背景技术

随着航空航天技术及低温压力容器的发展，对低温材料的需求更为紧迫，Al-Mg系合金由于其良好的焊接性、耐蚀性以及在低温下较高的强度和塑韧性广泛应用于空间飞行器和低温压力容器。低温下，晶核热振动能减小，短程阻力，如点缺陷、割阶形成过程产生的阻力增大，而由位错的应力场以及相互交截所产生的长程阻力基本维持不变，因此温度降低，流变阻力增加，进而金属强度得以提高。由于传统的Al-Mg系合金强度相对较低，热处理不可强化，所以主要通过微合金化和形变强化的方法来提高其强度。研究发现，提高Mg的含量能显著提高合金的强度，同时Er的加入能够在铝中形成过饱和固溶体，在随后的热处理和热加工过程中析出次生弥散分布的Al₃Er相，钉扎位错和亚晶界从而提高合金的强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺。通过合适的加工工艺，获得在低温下高强耐冲击的铝镁铒合金材料。

该铝镁铒合金材料质量百分含量为；Mg，5.7％-6.5％；Mn，0.3％-0.9％；Zn0.5％-0.9％；Zr，0.1％-0.3％；Er，0.1％-0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对于该铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20℃下热轧，压下量大于90％，空冷至室温；

(2)对步骤(1)加工后的热轧态铝镁铒合金板材在370℃保温1h，然后进行热轧，压下量为60％，空冷至室温；

本发明通过对不同加工工艺的铝镁铒合金板材进行从室温(293K)到低温(77K)的拉伸和夏比V型缺口冲击实验，得出在370℃/1h热轧60％压下量的加工工艺，既能够保持较高的低温冲击韧性和延伸率，也能够提高该合金在低温下的强度。本发明具有以下有益效果：

本发明所提供的轧制工艺既能够保持较高的低温冲击韧性和延伸率，也能够提高该合金在低温下的强度。解决了铝镁铒合金在低温下强度和冲击韧性相互矛盾的问题，使其在低温下有较高的强韧性综合力学性能，对铝镁铒合金在低温下的应用具有很大的指导意义。

附图说明

图1拉伸试样。

图2冲击试样。

具体实施方式

实施例1

对铝镁铒合金材料质量百分含量为；Mg，5.7％-6.5％；Mn，0.3％-0.9％；Zn0.5％-0.9％；Zr，0.1％-0.3％；Er，0.1％-0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al的铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20℃下热轧，压下量为90％，空冷至室温，板材最终厚度为10mm，记为工艺二；然后将工艺二的板材在370℃保温1h，再热轧60％压下量，空冷至室温，板材最终厚度为4mm，记为工艺一；再对工艺二板材经过350±10℃/2h退火，然后冷轧60％压下量，厚度4mm，记为中间工艺，对中间工艺板材进行350±10℃/2h退火，记为工艺三；对中间工艺板材进行170±10℃/2h退火，记为工艺四。

对工艺一的板材沿轧向分别加工成拉伸试样和冲击试样，然后进行拉伸测试和冲击测试，测试温度均为293K、223K、150K、111K和77K，温度误差±5K，其中测试温度77K采用将试样完全浸入液氮获得，223K～111K通过液氮雾化产生的蒸汽获得，采用铑铁温度传感器控制测试温度；在MTS-SANS CMT5000系列微机控制电子万能试验机上进行拉伸测试，拉伸速率2mm/min，拉伸测试结果列于表1；在SUNS PTM1200摆锤式冲击试验机上进行冲击测试，冲击测试结果列于表2；拉伸测试和冲击测试的每个数值均为同条件下3个试样测试值的平均值。

对比例1

采用与实施例1相同的材料，加工工艺为工艺二，对工艺二板材分别进行拉伸测试和冲击测试，测试方法同实施例1，拉伸测试和冲击测试结果分别列于表1和表2。

对比例2

采用与实施例1相同的材料，加工工艺为工艺三，对工艺三板材分别进行拉伸测试和冲击测试，测试方法同实施例1，拉伸测试和冲击测试结果分别列于表1和表2。

对比例3

采用与实施例1相同的材料，加工工艺为工艺四，对工艺四板材分别进行拉伸测试和冲击测试，测试方法同实施例1，拉伸测试和冲击测试结果分别列于表1和表2。

表1中，4种加工工艺所制备的材料的抗拉强度和屈服强度均随温度的下降而升高，在室温和77K下，4种加工工艺所制备的材料的抗拉强度和屈服强度从大到小依次为工艺四、工艺一、工艺二、工艺三；延伸率从大到小依次为工艺二、工艺一、工艺三、工艺四。

表2中，4种加工工艺所制备的材料的冲击韧性值均随温度的下降而下降，在室温和77K下，冲击韧性值从大到小依次为工艺一、工艺二、工艺三、工艺四；其中工艺一和工艺二在77K时仍保持较高的冲击韧性。

可以看出，在77K时，工艺四的抗拉强度和屈服强度最高，冲击韧性和延伸率最差；工艺三的抗拉强度、屈服强度及冲击韧性相对都比较低；工艺二的冲击韧性值和延伸率比较高，但是抗拉强度和屈服强度比较低；而工艺一不仅有最高的冲击韧性值，并且抗拉强度和屈服强度都比较高；综上所述，工艺一所制备的铝镁铒合金材料具备良好的低温下高强耐冲击的力学性能。

表1.铝镁铒合金的拉伸性能

表2.铝镁铒合金的冲击性能

Claims (1)

1.一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺，铝镁铒合金材料质量百分含量为：Mg，5.7％-6.5％；Mn，0.3％-0.9％；Zn 0.5％-0.9％；Zr，0.1％-0.3％；Er，0.1％-0.3％，余量为Al，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对于该铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20℃下热轧，压下量大于90％，空冷至室温；

(2)对步骤(1)加工后的热轧态铝镁铒合金板材370℃保温1h，再进行热轧，压下量为60％，空冷至室温。