CN102080174B - 一种高镁铝合金板材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种高镁铝合金板材的生产方法，它涉及镁铝合金板材的生产方法。本发明解决了现有的高镁铝合金板材的制造方法的板材中晶粒粗大、材料的抗拉强度低、力学性能波动大、成品率低的问题。本方法：高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.3％～9.6％、Mn：0.4％～0.8％、Ti：0.05％～0.15％、Si：≤0.3％、Fe：≤0.3％、Cu：≤0.05％、Ni：≤0.10％、Zn：≤0.20％、余量为Al，将称取的原料经熔炼、铸造、二次热轧、中间退火、冷轧、成品退火、矫直、锯切后得到高镁铝合金板材。成品率48％～55％，强度390MPa～400MPa，可用于航天运载火箭结构件及军用导弹弹头。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁铝合金板材的生产方法。
背景技术
镁铝合金是热不可强化的合金，具有中等强度，加工性能与腐蚀性能良好，在工业区和海洋暴露中均有较高的耐蚀性，广泛用于制作航空、航天构件(蒙皮、框架或翼梁等)，也是制作船板、船外壳的首选材料。镁铝合金的力学性能随着Mg含量的增加而增大，但其耐蚀性恶化，塑性下降，制备过程中易出现裂纹。现有的Mg含量≥8％的高镁铝合金板材的制备方法是熔铸、加热、热轧、中温轧制、成品退火，精整验收，制备的高镁铝合金板材中晶粒的直径为2100μm～2300μm，晶粒粗大，材料的抗拉强度为310MPa～360MPa，力学性能波动大，由于裂纹造成的废品较多，成品率仅为20％。
发明内容
本发明是为了解决现有的高镁铝合金板材的制造方法的高镁铝合金板材中晶粒粗大、材料的抗拉强度低、力学性能波动大及成品率低的问题，而提供一种高镁铝合金板材的生产方法。
本发明的一种高镁铝合金板材的生产方法，按以下步骤进行：一、按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.3％～9.6％、Mn：0.4％～0.8％、Ti：0.05％～0.15％、Si：≤0.3％、Fe：≤0.3％、Cu：≤0.05％、Ni≤0.10％、Zn：≤0.20％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为700℃～750℃的条件下熔炼3h～5h，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为680℃～720℃、铸造速度为70mm/min～75mm/min、冷却水强度为0.05MPa～0.2MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为255mm～300mm的铝合金铸锭；三、将步骤二得到的铝合金铸锭铣去表面的铸造氧化皮后，将铝合金铸锭上下两面用厚度为2.6mm～3.0mm的纯铝板覆盖起来，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为400℃～430℃，经过5～7道次热轧至坯料的厚度为190mm～210mm，然后将坯料的两个侧边进行热轧滚边，再经过3～5道次热轧至坯料的厚度为130mm～140mm，控制热轧终了时坯料的温度不低于320℃，然后将坯料降至室温；四、将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为410℃～430℃，热轧成厚度为5.8mm～6.2mm，得到半成品；五、将步骤四得到的半成品放在盐浴槽中进行中间退火，退火温度为420℃～440℃、加热时间为15min～20min、冷却水的温度为10℃～30℃；六、用二重轧机轧将步骤五处理的半成品经5～7道次冷轧至2mm～4mm的板片；七、将步骤六的板片放在盐浴槽进行成品退火，退火温度为420℃～440℃，加热时间为15min～20min，冷却水的温度为10℃～30℃；取出后利用矫直机进行矫直后锯切，得到高镁铝合金板材。
本发明的高镁铝合金板材中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.15％，此范围内的杂质对铝合金带材的性能没有影响。
本发明的高镁铝合金板材中镁含量高达8.3％～9.6％，合理控制铸锭成分配比，保证了铸锭的成分稳定、组织均匀；采用二次加热，二次轧制，严格控制出炉温度，在第一次次轧制前用纯铝板将铸锭包裹起来，并加强滚边，克服快速加工硬化的影响，使铸块减少裂纹的产生；中间退火工序采用盐浴退火方式进行，严格控制加热时间，防止晶粒长大，为后序二重加工提供了组织保障；成品退火工序采用盐浴退火方式进行，严格控制加热时间，板材升温迅速，晶粒细小，粒径为100μm～150μm，组织均匀，无粗大晶粒，保证了板材最终力学性能稳定；盐浴退火后采用水冷方式冷却，晶粒来不及长大，为力学性能稳定提供了保证。
本发明制备的高镁铝合金板材板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好，退火采用盐浴退火，轧制过程中产生的浮油，在盐浴退火过程中油膜被燃烧掉，成品表面无油斑，成品率为48％～55％，力学性能稳定，其强度390MPa～400MPa，其焊接性能好，防腐性能好，可用于航天运载火箭结构件及军用导弹弹头。
附图说明
图1是具体实施方式二十六制备的高镁铝合金板材的金相组织照片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种高镁铝合金板材的生产方法，按以下步骤进行：一、按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.3％～9.6％、Mn：0.4％～0.8％、Ti：0.05％～0.15％、Si：≤0.3％、Fe：≤0.3％、Cu：≤0.05％、Ni≤0.10％、Zn：≤0.20％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为700℃～750℃的条件下熔炼3h～5h，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为680℃～720℃、铸造速度为70mm/min～75mm/min、冷却水强度为0.05MPa～0.2MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为255mm～300mm的铝合金铸锭；三、将步骤二得到的铝合金铸锭铣去表面的铸造氧化皮后，将铝合金铸锭上下两面用厚度为2.6mm～3.0mm的纯铝板覆盖起来，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为400℃～430℃，经过5～7道次热轧至坯料的厚度为190mm～210mm，然后将坯料的两个侧边进行热轧滚边，再经过3～5道次热轧至坯料的厚度为130mm～140mm，控制热轧终了时坯料的温度不低于320℃，然后将坯料降至室温；四、将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为410℃～430℃，热轧成厚度为5.8mm～6.2mm，得到半成品；五、将步骤四得到的半成品放在盐浴槽中进行中间退火，退火温度为420℃～440℃、加热时间为15min～20min、冷却水的温度为10℃～30℃；六、用二重轧机轧将步骤五处理的半成品经5～7道次冷轧至2mm～4mm的板片；七、将步骤六的板片放在盐浴槽进行成品退火，退火温度为420℃～440℃，加热时间为15min～20min，冷却水的温度为10℃～30℃；取出后利用矫直机进行矫直后锯切，得到高镁铝合金板材。
本实施方式的高镁铝合金板材中镁含量高达8.3％～9.6％，合理控制铸锭成分配比，保证了铸锭的成分稳定、组织均匀；采用二次加热，二次轧制，严格控制出炉温度，在第一次热轧前用纯铝板将铸锭包裹起来，并加强滚边，克服快速加工硬化的影响，使铸块减少裂纹的产生；中间退火工序采用盐浴退火方式进行，严格控制加热时间，防止晶粒长大，为后序二重加工提供了组织保障；成品退火工序采用盐浴退火方式进行，严格控制加热时间，板材升温迅速，晶粒细小，组织均匀，无粗大晶粒，保证了板材最终力学性能稳定；盐浴退火后采用水冷方式冷却，晶粒来不及长大，为力学性能稳定提供了保证。本实施方式制备的高镁铝合金板材板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好，无油斑、成品率为48％～55％，力学性能稳定，其强度390MPa～400MPa，其焊接性能好，防腐性能好，可用于航天运载火箭结构件及军用导弹弹头。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.5％～9.3％、Mn：0.5％～0.7％、Ti：0.06％～0.12％、Si：0.02％～0.28％、Fe：0.02％～0.28％、Cu：0.01％～0.04％、Ni：0.01％～0.09％、Zn：0.02％～0.18％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.8％、Mn：0.6％、Ti：0.09％、Si：0.15％、Fe：0.15％、Cu：0.03％、Ni：0.06％、Zn：0.10％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中的熔炼温度为710℃～740℃，熔炼时间为3.5h～4.5h。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中的熔炼温度为730℃，熔炼时间为4.0h。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中铸造温度为690℃～710℃、铸造速度为71mm/min～74mm/min、冷却水强度为0.09MPa～0.18MPa、冷却水温度为12℃～18℃。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中铸造温度为700℃、铸造速度为73mm/min、冷却水强度为0.15MPa、冷却水温度为15℃。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤二中铝合金铸锭的厚度为260mm～290mm。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤二中铝合金铸锭的厚度为280mm。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤三中将铝合金铸锭上下两面用厚度为2.7mm～2.9mm的纯铝板覆盖起来。其它与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤三中将铝合金铸锭上下两面用厚度为2.8mm的纯铝板覆盖起来。其它与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤三中将铝合金铸锭的温度加热至410℃～425℃。其它与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤三中将铝合金铸锭的温度加热至420℃。其它与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是：步骤三中经过6道次热轧至坯料的厚度为200mm时，然后将坯料的两个侧边进行热轧滚边，再经过4道次热轧至坯料的厚度为135mm。其它与具体实施方式一至十五之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：步骤四中将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为415℃～425℃，热轧成厚度为5.9mm～6.1mm。其它与具体实施方式一至十六之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：步骤四中将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为420℃，热轧成厚度为6.0mm。其它与具体实施方式一至十六之一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同的是：步骤五中中间退火的温度为425℃～435℃、加热时间为16min～19min、冷却水的温度为12℃～28℃。其它与具体实施方式一至十八之一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同的是：步骤五中中间退火的温度为430℃、加热时间为18min、冷却水的温度为20℃。其它与具体实施方式一至十八之一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一至二十之一不同的是：步骤六中冷轧后板片的厚度为2.2mm～3.6mm。其它与具体实施方式一至二十之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一至二十之一不同的是：步骤六中冷轧后板片的厚度为3.2mm。其它与具体实施方式一至二十之一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一至二十二之一不同的是：冷轧的道次数为6道次。其它与具体实施方式一至二十二之一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一至二十三之一不同的是：步骤七中成品退火的温度为410℃～430℃，加热时间为16min～18min，冷却水的温度为15℃～28℃。其它与具体实施方式一至二十三之一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一至二十三之一不同的是：步骤七中成品退火的温度为420℃，加热时间为15min，冷却水的温度为20℃。其它与具体实施方式一至二十三之一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式的一种高镁铝合金板材的生产方法，按以下步骤进行：一、按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：9.0％、Mn：0.5％、Ti：0.1％、Si：0.2％、Fe：0.2％、Cu：0.05％、Ni：0.10％、Zn：0.10％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为730℃的条件下熔炼4h，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为700℃、铸造速度为73mm/min、冷却水强度0.15MPa、冷却水温度10℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为300mm的铝合金铸锭；三、将步骤二得到的铝合金铸锭铣去表面的铸造氧化皮后，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为420℃，将铝合金铸锭上下两面用厚度为3.0mm的纯铝板覆盖起来，经过6道次热轧至坯料的厚度为200mm时，然后将坯料的两个侧边进行热轧滚边，再经过4道次热轧至坯料的厚度为140mm，控制热轧终了时坯料的温度不低于320℃，然后将坯料降至室温；四、将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为430℃，热轧成厚度为6.0mm，得到半成品；五、将步骤四得到的半成品放在盐浴槽中进行中间退火，退火温度为420℃、加热时间为15-20min、冷却水的温度为室温；六、用二重轧机轧将步骤五处理的半成品经7道次冷轧至3mm的板片；七、将步骤六的板片放在盐浴槽进行成品退火，退火温度为420℃，加热时间为20min，冷却水的温度为室温；取出后利用精平17辊矫直机进行矫直后锯切，得到高镁铝合金板材。
本实施方式所述的高镁铝合金板材中单一杂质的允许范围为≤0.03％，全部杂质的范围为≤0.15％，此范围内的杂质对铝合金带材的性能没有影响。
本实施方式制备的高镁铝合金板材中镁含量高达9.0％，成分配比合理，组织均匀，本实施方式制备的高镁铝合金板材的金相组织照片如图1所示，该照片的放大倍数为100倍，从图1可以看，晶粒均匀，晶粒粒径为40μm～50μm；高镁铝合金板材板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好，无油斑、成品率为50％，力学性能稳定，其强度为398MPa。
Claims (10)
1.一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于高镁铝合金板材的生产方法按以下步骤进行：一、按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.3％～9.6％、Mn：0.4％～0.8％、Ti：0.05％～0.15％、Si：0＜Si≤0.3％、Fe：0＜Fe≤0.3％、Cu：0＜Cu≤0.05％、Ni：0＜Ni≤0.10％、Zn：0＜Zn≤0.20％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为700℃～750℃的条件下熔炼3h～5h，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为680℃～720℃、铸造速度为70mm/min～75mm/min、冷却水强度为0.05MPa～0.2MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为255mm～300mm的铝合金铸锭；三、将步骤二得到的铝合金铸锭铣去表面的铸造氧化皮后，将铝合金铸锭上下两面用厚度为2.6mm～3.0mm的纯铝板覆盖起来，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为400℃～430℃，经过5～7道次热轧至坯料的厚度为190mm～210mm，然后将坯料的两个侧边进行热轧滚边，再经过3～5道次热轧至坯料的厚度为130mm～140mm，控制热轧终了时坯料的温度不低于320℃，然后将坯料降至室温；四、将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为410℃～430℃，热轧成厚度为5.8mm～6.2mm，得到半成品；五、将步骤四得到的半成品放在盐浴槽中进行中间退火，退火温度为420℃～440℃、加热时间为15min～20min、冷却水的温度为10℃～30℃；六、用二重轧机轧将步骤五处理的半成品经5～7道次冷轧至2mm～4mm的板片；七、将步骤六的板片放在盐浴槽进行成品退火，退火温度为420℃～440℃，加热时间为15min～20min，冷却水的温度为10℃～30℃；取出后利用矫直机进行矫直后锯切，得到高镁铝合金板材。
2.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤一中按高镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.5％～9.3％、Mn：0.5％～0.7％、Ti：0.06％～0.12％、Si：0.02％～0.28％、Fe：0.02％～0.28％、Cu：0.01％～0.04％、Ni：0.01％～0.09％、Zn：0.02％～0.18％、余量为Al分别称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、铝锌中间合金和重熔用铝锭。
3.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤一中的熔炼温度为710℃～740℃，熔炼时间为3.5h～4.5h。
4.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤二中铸造温度为690℃～710℃、铸造速度为71mm/min～74mm/min、冷却水强度为0.09MPa～0.18MPa、冷却水温度为12℃～18℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤二中铝合金铸锭的厚度为260mm～290mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤三中将铝合金铸锭的温度加热至410℃～425℃。
7.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤三中将铝合金铸锭上下两面用厚度为2.7mm～2.9mm的纯铝板覆盖起来。
8.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤三中经过6道次热轧至坯料的厚度为200mm时，然后将坯料的两个侧边进行热轧滚边，再经过4道次热轧至坯料的厚度为135mm。
9.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤四中将步骤三的降至室温的坯料再放在加热炉中加热至坯料的温度为415℃～425℃，热轧至厚度为5.9mm～6.1mm。
10.根据权利要求1或2所述的一种高镁铝合金板材的生产方法，其特征在于步骤五中中间退火的温度为425℃～435℃、加热时间为16min～19min、冷却水的温度为12℃～28℃。
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