CN102912266A - 一种铝合金板材或卷材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金板材或卷材的生产方法，该方法将轧制后的铝合金材料快速加热至300℃~400℃，短时保温后，快速冷却至室温，然后依次进行固溶处理和时效处理后，得到铝合金板材或卷材。与现有技术通过固溶处理和时效处理得到铝合金板材或卷材相比，本发明先将铝合金材料先快速加热和短时保温处理后再经过固溶和时效处理得到铝合金板材或卷材。首先，将铝合金材料快速加热和短时保温，能够消除铝合金材料的冷变形储能，使基体和/或包覆层形成均匀细小的晶粒组织，并且也可使其在固溶处理时由于缺乏再结晶晶核和变形储能，进而可保持细小的晶粒状态；其次，经过固溶、时效处理后，也使铝合金板材或卷材具有热处理强化状态的性能。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种铝合金板材或卷材的生产方法。
背景技术
铝合金是一种以铝为基的合金，主要合金元素有铜、硅、镁、锌和锰。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
铝合金板材或卷材的生产方法是通过铝合金或者直接冷铸成锭块，或者连续浇铸成厚带材，接着热轧成预定厚度，再用一道单独的工序将带材冷轧至最终厚度后，进行热处理工艺，以提高铝合金板材或卷材的力学性能，耐腐蚀性能，并改善其加工性能，获得尺寸的稳定性。
铝合金板材或卷材的热处理工艺可分为退火处理、固溶处理、时效处理和冷热循环处理。退火过程中固溶体发生分解，第二相质点发生聚集，可以消除铸件的内应力，稳定铸件尺寸，减少变形，增大铸件的塑性。固溶热处理指将合金加热到高温单相区恒温保持，使得在热轧和冷轧过程中，从母体合金中沉淀出来的所有可溶性合金成分溶解成固溶体，快速冷却以得到过饱和固溶体的热处理工艺，可提高合金的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。时效处理进行着过饱和固溶体分解的自发过程，从而使合金基体的点阵恢复到比较稳定的状态。冷热循环处理可引起固溶体点阵收缩和膨胀,使各相的晶格发生了少许位移,使第二相质点处于更加稳定的状态,从而提高合金尺寸的稳定性,适于精密零件的制造。
目前，航空、航天及交通运输等领域使用的铝合金板材或卷材为固溶时效强化状态的铝合金板材或卷材，其生产方法为：将铝合金材料铸锭并轧制后，以卷式或片式在以气体或液体为加热介质的装置内加热至400℃~600℃之间，保温10min~5h后，快速降至室温或更低温度，再将冷却后的铝合金材料加热，保温，冷却后，得到固溶时效强化状态的铝合金板材或卷材。但是由于铝合金板材或卷材的固溶温度较高，并且受限于设备导致冷变形量较低，因此得到的固溶时效强化状态铝合金板材或卷材的基体和/或包覆层易形成粗大晶粒，造成组织均匀性差，进一步导致此类铝合金板材或卷材加工性能较差。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铝合金板材或卷材的生产方法，该方法生产的铝合金板材或卷材组织晶粒较细且均匀性较好。
本发明提供了一种铝合金板材或卷材的生产方法，包括以下步骤：
A）将轧制后的铝合金材料快速加热至300℃~400℃，短时保温后，快速冷却至室温，获得中间铝合金材料；
B）将所述中间铝合金材料依次进行固溶处理和时效处理后，得到铝合金板材或卷材。
优选的，所述快速加热的速度为150℃/min~300℃/min。
优选的，所述步骤A中保温的时间为2~30min。
优选的，所述快速冷却通过使用气体或液体进行。
优选的，所述轧制后的铝合金材料为卷式或片式铝合金材料。
优选的，所述固溶处理具体为：
将中间铝合金材料加热至400℃~600℃，并保温10~300min后，快速冷却至室温或更低温度。
优选的，所述时效处理具体为：
将固溶处理后的铝合金在一定时间内加热至0℃~400℃，保温后，冷却至室温，得到铝合金板材或卷材。
优选的，所述保温的时间为1min~任意长的时间。
优选的，所述一定时间为1min~任意长的时间。
本发明提供了一种铝合金板材或卷材的生产方法，该方法将轧制后的铝合金材料快速加热至300℃~400℃，短时保温后，快速冷却至室温，然后依次进行固溶处理和时效处理后，得到铝合金板材或卷材。与现有技术通过固溶处理和时效处理得到铝合金板材或卷材相比，本发明先将铝合金材料先快速加热和短时保温处理后再经过固溶处理和时效处理得到铝合金板材或卷材。首先，将铝合金材料快速加热和短时保温，能够消除铝合金材料的冷变形储能，使基体和/或包覆层形成均匀细小的晶粒组织，并且也可使其在固溶处理时由于缺乏再结晶晶核和变形储能，进而可保持细小的晶粒状态；其次，经过固溶、时效处理后，也使铝合金板材或卷材具有热处理强化状态的性能。
实验结果表明，本发明制得的铝合金板材或卷材既具有固溶、时效热处理强化状态的性能，又具有均匀、细小的组织状态。
附图说明
图1为本发明制备流程图；
图2为本发明实施例1制备的铝合金板材的低倍晶粒图；
图3为本发明比较例1制备的铝合金板材的低倍晶粒图；
图4为本发明实施例2制备的铝合金板材的高倍晶粒图；
图5为本发明比较例2制备的铝合金板材的高倍晶粒图；
图6为本发明实施例3制备的铝合金板材的低倍晶粒图；
图7为本发明比较例3制备的铝合金板材的低倍晶粒图。
具体实施方式
本发明提供了一种铝合金板材或卷材的生产方法，包括以下步骤：A）将轧制后的铝合金材料快速加热至300℃~400℃，短时保温后，快速冷却至室温，获得中间铝合金材料；B）将所述中间铝合金材料依次进行固溶处理和时效处理后，得到铝合金板材或卷材。
其中，轧制后的铝合金材料可为卷式或片式，采用本领域技术人员熟知的方法将铝合金材料进行轧制即可得到，也可购买成品，并无特殊的限制。
本发明中，所述步骤A具体为：将轧制后的铝合金材料在以气体或液体为加热介质的装置内快速加热至300℃~400℃，保温2~30min后，优选为10~25min，更优选为15~20min，使用液体或气体将其快速冷却至室温，获得中间合金材料，优选为通过水冷将其快速冷却至室温。所述室温的范围为15℃~30℃。所述快速加热的速度为150℃/min~300℃/min，优选为200℃/min~300℃/min。
通过快速加热和短时保温，会发生静态回复和/或静态结晶，能够消除铝合金材料的冷变形储能，同时又因材料再此次热处理时变形储能充足、热处理温度相对较低，所以可使其基体和/或包覆层形成均匀细小的晶粒组织。
所述固溶处理采取本领域技术人员熟知的固溶处理方法即可，并没有特殊的限制，本发明中优选固溶处理具体为：将中间铝合金材料在以气体或液体为加热介质的装置内，优选为盐浴炉，加热至400℃~600℃，优选为450℃~550℃，更优选为460℃~500℃，保温10~300min，优选为30~200min，更优选为30~100min，然后使用气体或液体快速冷却至室温或更低温度，优选通过水冷的方式冷却至室温。固溶处理是以固相间元素的扩散为基础，通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能，特别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能；并且，由于先经过快速加热和短时保温处理后，使铝合金材料在固溶处理时缺乏再结晶晶核和变形储能，进而使材料组织得以保持细小的晶粒状态，在后续加工过程中，细小的晶粒形态晶粒间变形协调性较好，可提高加工性能。
所述时效处理同样为本领域技术人员熟知的方法，可根据最终合金材料的用途及要求选择不同的时效处理方法，可为自然时效、不完全人工时效和完全人工时效。本发明中，优选采用完全人工时效，其步骤具体为：将固溶处理后的铝合金材料在冷却后的1min至任意长的时间内在以气体或液体为加热介质的装置内，优选以空气炉，加热至0℃~400℃，优选为50℃~300℃，更优选为100℃~200℃，保温1min至任意长时间后，优选为12~40h，更优选为20~30h，使用气体或液体将其冷却至室温，得到铝合金板材或卷材。冷却步骤可为快速冷却，也可为慢速冷却，并无特殊的限制，优选在空气中自然冷却。
时效处理为过饱和固溶体分解的自发过程,从而使合金基体的点阵恢复到比较稳定的状态，经过人工时效可提高合金的硬度，改善其加工性能。
制备流程如图1所示，101为快速加热和短时保温步骤，102为固溶处理，103为时效处理。
实验表明，通过对轧制后的铝合金材料进行快速加热及短时保温的处理，可消除铝合金材料的变形储能，并使得铝合金板材或卷材的基体和/或包覆层具有均匀细小的晶粒组织，同时，对铝合金材料进行固溶处理和时效处理后，使得铝合金板材或卷材也既具有固溶时效强化状态的性能，又具有细小的晶粒组织。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种铝合金板材或卷材的生产方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售，所用铝合金材料为市售的7075合金和7475合金。
实施例1
将经轧制的厚度为4.5mm无包铝层7075合金，以200℃/min的速度加热至410℃，保温20min，水冷至室温，然后置于盐浴炉内加热至473℃，保温60min，水冷至室温，进而将其置于空气炉内加热至125℃，保温24h，冷却至室温后，得到T6态的铝合金板材。
根据GB/T 3246对实施例1中得到的铝合金板材进行低倍晶粒度测试，得到其低倍晶粒度图，如图2所示。
根据GB/T 16865对实施例1中得到的铝合金板材进行力学性能测试，得到其力学性能测试结果，见表1。
比较例1
将经轧制的厚度为4.5mm无包铝层7075合金置于盐浴炉内加热至473℃，保温60min，水冷至室温，进而将其置于空气炉内加热至125℃，保温24h，冷却至室温后，得到T6态的铝合金板材。
根据GB/T 3246对比较例1中得到的铝合金板材进行低倍晶粒度测试，得到其低倍晶粒度图，如图3所示。
根据GB/T 16865对比较例1中得到的铝合金板材进行力学性能测试，得到其力学性能测试结果，见表1。
实施例2
将经轧制的厚度为2.5mm无包铝层7475合金，以200℃/min的速度加热至410℃，保温15min，水冷至室温，然后置于盐浴炉内加热至473℃，保温30min，水冷至室温，进而将其置于空气炉内加热至125℃，保温24h，冷却至室温后，得到T6态的铝合金板材。
根据GB/T 3246对实施例2中得到的铝合金板材进行高倍晶粒度测试，得到其高倍晶粒度图，如图4所示。
根据GB/T 16865对实施例2中得到的铝合金板材进行力学性能测试，得到其力学性能测试结果，见表1。
比较例2
将经轧制的厚度为2.5mm无包铝层7475合金置于盐浴炉内加热至473℃，保温30min，水冷至室温，进而将其置于空气炉内加热至125℃，保温24h，冷却至室温后，得到T6态的铝合金板材。
根据GB/T 3246对比较例2中得到的铝合金板材进行高倍晶粒度测试，得到其高倍晶粒度图，如图5所示。
根据GB/T 16865对比较例2中得到的铝合金板材进行力学性能测试，得到其力学性能测试结果，见表1。
实施例3
将经轧制的厚度为6.0mm无包铝层7075合金置于辊底式空气淬火炉内，以200℃/min的速度加热至410℃，保温20min，水冷至室温，然后置于盐浴炉内加热至473℃，保温60min，水冷至室温，进而将其置于空气炉内加热至125℃，保温24h，冷却至室温后，得到T6态的铝合金板材。
根据GB/T 3246对实施例3中得到的铝合金板材进行低倍晶粒度测试，得到其低倍晶粒度图，如图6所示。
根据GB/T 16865对实施例3中得到的铝合金板材进行力学性能测试，得到其力学性能测试结果，见表1。
比较例3
将经轧制的厚度为6.0mm无包铝层7075合金置于盐浴炉内加热至473℃，保温60min，水冷至室温，进而将其置于空气炉内加热至125℃，保温24h，冷却至室温后，得到T6态的铝合金板材。
根据GB/T 3246对比较例3中得到的铝合金板材进行低倍晶粒度测试，得到其低倍晶粒度图，如图7所示。
根据GB/T 16865对比较例3中得到的铝合金板材进行力学性能测试，得到其力学性能测试结果，见表1。
表1铝合金板材的力学性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种铝合金板材或卷材的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
A）将轧制后的铝合金材料快速加热至300℃~400℃，短时保温后，快速冷却至室温，获得中间铝合金材料；
B）将所述中间铝合金材料依次进行固溶处理和时效处理后，得到铝合金板材或卷材。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述快速加热的速度为150℃/min~300℃/min。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤A中保温的时间为2~30min。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述快速冷却通过使用气体或液体进行。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述轧制后的铝合金材料为卷式或片式铝合金材料。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述固溶处理具体为：
将中间铝合金材料加热至400℃~600℃，并保温10~300min后，快速冷却至室温或更低温度。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述时效处理具体为：
将固溶处理后的铝合金在一定时间内加热至0℃~400℃，保温后，冷却至室温，得到铝合金板材或卷材。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，所述保温的时间为1min~任意长的时间。
9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，所述一定时间为1min~任意长的时间。
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