CN104607463A - 铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法 - Google Patents

Abstract

铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法，对铝合金采用冷轧法进行压铸处理，其压下率为20%～70%；对冷轧后的铝材进行热退火愈合处理，其退火温度为150℃～500℃，其热处理时间为1小时～10小时；该方法不仅能够实现5052这一种牌号铝合金材料的中心疏松愈合,同样适用于金、银、铜、铁、锡、铅、铝及其合金的冷轧后进行热愈合的处理消除中心疏松问题；本发名不仅工序短、节能、成本低，而且还能够根据市场需求配置，生产出各种宽度和合金的板带坯，特别适合于小批量多种规格产品的生产。

Description

铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法

技术领域

本发明涉及一种5052铝合金中心疏松愈合的一种方法，尤其是一种铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法。

背景技术

 5052铝合金具有强度较高，焊接性能好，耐腐蚀性能强，并可进行轧制挤压及锻压等各种形式的压力加工，因此广泛应用于飞机油箱、油管以及交通车辆、船舶的钣金件、仪表柜、等离子电视背板和百叶窗等。一般情况下，5052产品采用的坯料是热轧法生产的，但热轧法生产周期长、生产成本高。与之相对比，连续铸轧具有工序短、节能、成本相对较低的特点，还可以按市场需求配置，能够生产各种宽度和合金的板带坯，特别适合于小批量多种规格产品的生产。正因为铸轧工艺特有的优势，在生产高质量铝箔坯料和中等强度合金板这方面仍大有可为。加大采用铝板带双辊连续铸轧工艺技术生产合金铝板带的研究开发力度，是铸轧工艺发展的必由之路。目前，我国国内的铝板带双辊连续铸轧机基本上只能用于工业纯铝和3003合金铸轧板的生产，还不能进行5052合金铸轧板的生产。究其原因，除了铝板带双辊连续铸轧工艺技术自身的局限性之外，5052铝合金本身特性也是一个重要因素。因为5052铝合金其固液相线温度区间较宽(达42℃)，而且5052铝合金中含有一定数量的金属Mg，使流动性变差，导致一些铸轧缺陷如边裂、中心偏析、中心疏松等缺陷的产生。其中，中心疏松是铸轧5052铝合金常见而且是后续加工工序中难以消除的缺陷，具有很强的“遗传性”，直接影响到最终产品的质量及使用寿命。目前，国内外研究孔洞型缺陷的愈合主要是从热变形入手，利用热和形变使原子相互扩散来实现冶金结合，达到在热加工过程中修复锻件、轧件内部的裂纹、孔洞的目的。然而，在冷加工过程中如何消除工件内部孔洞型缺陷很少有报道。因此，本研究针对江苏常铝铝业公司5052铝合金铸轧板坯存在中心疏松的问题，结合5052铝合金板材的冷轧工艺，在不增加生产成本的前提下，探讨采用冷轧热愈合的方法来消除5052铝合金的中心疏松。

发明内容

本发明针对5052铝合金铸轧板坯存在中心疏松的问题，本发明提供了一种铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法，该方法不仅能够实现5052这一种牌号铝合金材料的“无缝愈合”,还适用于纯金、银、铜、铁、锡、铅、铝及其合金的冷轧后进行热愈合的处理消除中心疏松的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：选材料为某公司生产的双辊铸轧5052铝合金带坯，带坯厚度为2mm，合金带坯的成分如图1所示。图2所示为双辊铸轧5052铝合金带坯纵截面中心疏松形貌，可见中心疏松比较严重，中心疏松最大宽度达到0.11mm。

将4块2mm厚的铸轧5052铝合金试样进行单道次的冷轧愈合实验，冷轧实验在工作辊直径180mm的两辊轧机上进行，4块试样的压下率分别为35%、45%、55%、65%。轧制速度为0.22m/s。然后，将轧制后的压下率进行退火处理。金相观察试样的制备采用机械抛光和阳极化制膜的方法，中心疏松在显微镜下观察，金相组织在Olympus BX51M型偏光显微镜上进行观察。

现在理论认为：

1、不同压下率对疏松与愈合的影响不同；

孔洞表面的充分接触是实现疏松愈合的前提条件。只有充分接触，才能使疏松接触面上的原子相互接近，并达到原子间的引力作用范围之内。另外，因为疏松孔洞表面上的原子具有较少的最邻近原子或配位数，这样，未饱和键暴露于表面而导致金属键的不饱和，一旦有其他金属原子进入到原子间作用范围之内时，就会被这种不饱和键捕获而发生键合。因此，在冷轧过程中，当压下率分别为35%和45%时，由于压下率较低，轧件中心部位的塑性变形量较小，因此疏松孔洞难以闭合。当压下率ε>55%时，轧件中心部位的塑性变形量较大，疏松孔洞表面上的原子充分接近到能够发生作用的距离，所以形成了金属键，从而实现了冷轧愈合。

、不同加热温度对疏松愈合的影响不同；

尽管压下率在45%和55%时中心疏松出现了愈合，但仅仅是局部的线段愈合，并不是整体的愈合。若要实现整体愈合，则需要更大的压下率，但由于受到轧机冷轧压下能力限制，道次压下率超过65%是难以做到并且在实际的冷轧生产中也是不采用的。因此，利用实际生产中多道次冷轧后的轧件需要中间退火，将压下率55%的5052铝合金分别进行200℃×2h和450℃×2h的退火处理，形变退火后的5052铝合金中心疏松形貌如图4、5所示。由图4和图3c对比可知，压下率55%的5052铝合金经200℃×2h退火后，中心疏松长度明显减少，而且原来清晰的黑色线条状形貌已经变得模糊不清。当压下率55%的5052铝合金经450℃×2h退火后，整个中心疏松基本消失，退火前线条状中心疏松变为点状，呈现零星分布状态。

由此可知，整个冷轧热愈合过程是由两阶段组成。第一阶段是冷轧愈合过程中，由于5052铝合金是中等强度铝合金，加工硬化能力强，基体形变强化明显，导致接触面排斥力大，所以在中心疏松轻微的区域可以实现大压下冷轧愈合。而对于中心疏松严重的区域，依靠大压下冷轧不能达到愈合的目的，只是表面凹凸不平处的相互嵌入形成机械结合。

但是，当压下率为55%且已经机械结合的冷轧试样在200℃×2h的退火过程中，长时间的加热使得金属原子处于热激活状态，原子活动能力增强，金属原子通过结合界面相互扩散进入对方基体中，形成扩散结合，疏松孔洞愈合得更加充分。随着退火温度的升高到450℃时，原子的热扩散加剧，使得疏松孔洞界面产生更多的重合点阵，特别是450℃退火引起了形变5052铝合金再结晶的发生，在界面处也有再结晶晶粒的形成和长大，从而使界面两侧本来不一致的结晶取向得以重新排列，形成了“同一晶面的结合”，实现了“无缝愈合”。

由此可见：

(1)采用冷轧热愈合方法可以在不增加生产成本，又可以利用现有的生产工艺消除了铸轧5052铝合板的中心疏松。

 (2)再铸轧5052铝合板坯的冷轧愈合实验中，单道次超过55%压下率可以使其中心疏松发生局部愈合，该愈合是因为大压下率使界面两侧紧密接触的距离达到原子晶格常数范围内，原子间产生范德华力而结合，是物理结合。

 (3)对局部愈合后的形变5052铝合金板采用低温退火之后，由于原子的热运动变得剧烈而使尚未愈合的疏松孔洞界面两侧的原子相互进入对方基体中，形成扩散结合，并进一步减轻了中心疏松。当采用再结晶退火之后，原子的扩散结合效果更加显著，几乎消除了全部的中心疏松，是介于物理和化学相互穿插的结合；这种退火处理方法还适用于纯金、银、铜、铁、锡、铅、铝及其合金的冷轧后进行热愈合的处理消除中心疏松的问题。

 (4)对铝合金采用冷轧法进行压铸处理，其压下率为20%～70%。

 (5)对冷轧后的铝材进行热愈合处理，其热处理温度为150℃～500℃，其热处理时间为1.5小时～3.5小时

本发明的有益效果是：

1、能够实现5052铝合金材料的无缝愈合,还适用于纯金、银、铜、铁、锡、铅、铝及其合金的冷轧后进行热愈合的处理消除中心疏松的问题。

 2、工序短、节能、成本低，能够根据市场需求配置，生产出各种宽度和合金的板带坯，特别适合于小批量多种规格产品的生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是5052铝合金的实验成分(wt%)。

图2a、图2b是铸轧5052铝合金带坯中心疏松形貌。

图3a、图3b、图3c、图3d是不同压下率下铸轧5052铝合金的中心疏松形貌。

图4是铸轧5052铝合金冷轧退火后(ε=55%+200℃×2h)的中心疏松形貌。

图5a、图5b 铸轧5052铝合金冷轧退火后(ε=55%+450℃×2h)的中心疏松形貌。

具体实施方式

在图1、图2a、2b、图3a、3b、3c、3d、图4、图5a、5b中，选材料为某公司生产的双辊铸轧5052铝合金带坯，带坯厚度为2mm，合金带坯的成分如图1所示。图2所示为双辊铸轧5052铝合金带坯纵截面中心疏松形貌，可见中心疏松比较严重，中心疏松最大宽度达到0.11mm。

将4块2mm厚的铸轧5052铝合金试样进行单道次的冷轧愈合实验，冷轧实验在工作辊直径180mm的两辊轧机上进行，4块试样的压下率分别为35%、45%、55%、65%。轧制速度为0.22m/s。然后，将轧制后的压下率进行退火处理。金相观察试样的制备采用机械抛光和阳极化制膜的方法，中心疏松在显微镜下观察，金相组织在Olympus BX51M型偏光显微镜上进行观察。

Claims (2)

1.铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法，其特征是：对铝合金采用冷轧法进行压铸处理，其压下率为20%～70%；对冷轧后的铝材进行热退火愈合处理，其退火温度为150℃～500℃，其热处理时间为1小时～10小时。

2.根据权利要求1所述的铸轧5052铝合金中心疏松愈合的一种新方法，其特征是：这种退火处理方法同时也适用于纯金、银、铜、铁、锡、铅、铝及其合金的冷轧后进行热愈合的处理消除中心疏松问题。