CN109082614A - 一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺 - Google Patents

一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺 Download PDF

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Abstract

一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺步骤为，1）采用水平连铸法制备固溶强化铝合金φ8‑12mm线坯；2）固溶强化铝合金连铸线坯的固溶处理；3）对固溶强化后铝合金线坯进行附加超声波转动的压力套管拉拔。其生产的铝合金丝材具有优异的综合力学性能、生产效率高等特点。

Description

一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺
技术领域
本发明涉及到金属丝材的加工领域，特别涉及到一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺。
背景技术
融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却下降有限。
固溶处理作为一种强化手段，在Al－Cu、Al－Mg、Al－Si、Al－Zn、Al－Mn系等中广泛应用。但固溶态合金在平衡态结晶或较慢速度冷却时，其组织一般为α相铝固溶体+金属间化合物（例如，Al－Cu中的CuAl2，Al－Mg中的Al3Mg2，Al－Mn中MnAl6），其塑性较差，因此，像高硅铝合金一般应用于铸造铝合金，或针对这类材料一般采取热变形方式解决其塑性小的问题。
本发明提出一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺，其适用冷加工，其生产的铝合金丝材综合力学性能优异。
发明内容
本发明目的在于提供一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺。本发明解决其技术问题所采取的方案：
1）采用水平连铸法制备固溶强化铝合金φ8-12mm线坯；
2）固溶强化铝合金连铸线坯的固溶处理；
3）对固溶强化后铝合金线坯进行附加超声波转动的压力套管拉拔。
所述的固溶强化铝合金丝材的成形工艺，具体工艺参数如下，
固溶强化铝合金的合金元素含量小于其在铝中的最大溶解度，采用水平连铸法制备固溶强化铝合金线坯，铸造线坯直径φ8-12mm，铸造时附加超声波以细化晶粒；将铸造线坯料采取快速升温的固溶处理方式，升温速度不小于1℃/s，固溶温度为α相固溶线+30-60℃，固溶时间0.3-2h，冷却介质为水、油、盐浴或风冷，冷却方式由该固溶强化合金的临界冷却速度决定；采用压力套管强制润滑的拉拔方式对固溶处理后的铝合金铸造线坯进行加工，在拉拔时，附加超声波转动，超声波振动功率不小于100w，超声波频率为30-100 KHz，拉拔每道次变形量为8-25%，拉拔速度为2-20m/s。冷拉拔其间，当冷总变形量为40-90%时，将冷加工强化的线材重新进行固溶处理，固溶温度为α相固溶线+20-50℃，固溶时间为0.2-1h，冷却介质为水、油、盐浴或风冷，冷却方式由该固溶强化合金的临界冷却速度决定。
本发明具有以下优点：
1）由于采取了固溶处理，使材料组织由过饱和铝固溶体组成，金属塑性相对可得到保证；
2）可以在常温下进行固溶强化铝合金丝材的加工，丝材表面质量和精度较高；
3)固溶强化铝合金丝材加工过程需经多次固溶处理，可使第二相的溶解更为彻底，同时结合塑性变形与多次再结晶后其获得α相组织更为细小，时效处理后的第二相更为弥散，可进一步提高材料的综合力学性能，也省却了丝材的固溶强化处理过程；
4）由于采用压力套管强制润滑的拉拔方式加工，由于压力套管可保证模具与线坯之间为流体润滑状态，摩擦极小，可尽可能提升了铸造线坯的可加工性，可避免因第一次固溶处理后少量残余第二相影响材料塑性的问题；
5）由于采用压力套管强制润滑的拉拔方式加工，其拉拔速度更大，提高了生产效率。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：φ3 mm铝镁合金丝材的成形工艺
1）采用水平连铸法制备铝镁合金（Mg为10%wt）φ8mm线坯，水平连铸速度为1 mm/s；
2）铸造线坯经440℃固溶处理，固溶时间为0.5h，固溶时，铝镁合金处于氮气保护状态下，固溶处理时采用油冷方式；
3）采用压力套管强制润滑拉拔方式加工，润滑剂为植物油，道次变形量为10-20%，拉拔速度为2m/s，拉拔至φ7.5mm；
4）对塑性加工的φ6.2mm铝镁合金丝进行固溶处理，固溶温度为430℃，固溶时间为0.5h，固溶时，铝镁合金处于氮气保护状态下，采用油冷方式；
5）采用压力套管强制润滑拉拔方式加工，润滑剂为植物油，道次变形量为10-25%，拉拔速度为3m/s；其间，当总冷变形量达到60-85%时，对铝镁合金丝材进行固溶处理，固溶温度为430℃，固溶时间为0.2-0.5h，固溶时，铝镁合金处于氮气保护状态下，采用油冷方式。
实施例2：φ3 mm铝锌合金（Zn为16%wt）丝材成形工艺
1）采用水平连铸法制备铝锌合金（Zn为16%wt）φ8mm线坯；
2）铸造线坯经325℃固溶处理，固溶时间为1h，采用水冷方式；
3）采用压力套管强制润滑拉拔方式对固溶处理后的线坯进行加工，润滑剂为植物油，道次变形量为8-15%，拉拔速度为3m/s，拉拔至φ6mm；
4）对塑性加工的φ6.2mm铝锌合金线材进行固溶处理，固溶温度为315℃，固溶时间为0.5h，
5）采用压力套管强制润滑拉拔方式加工，润滑剂为植物油，道次变形量为10-25%，拉拔速度为3m/s；期间当总冷变形量50-85%时，将铝锌合金丝材进行固溶处理，固溶温度为315℃，固溶时间为0.2-0.5h，采用水冷或油冷。

Claims (4)

1.一种固溶强化铝合金丝材的成形工艺，其特征在于，生产步骤为，1）采用水平连铸法制备固溶强化铝合金φ8-12mm线坯；2）固溶强化铝合金连铸线坯的固溶处理；3）对固溶强化后铝合金线坯进行附加超声波转动的压力套管拉拔。
2.合金元素含量小于其在铝中的最大溶解度。
3.权利要求1所述的连铸线坯的固溶处理，其特征在于，升温速度不小于1℃/s，固溶温度为α相固溶线+30-60℃，固溶时间0.3-2h，冷却介质可为水、油、盐浴或风冷，冷却方式由该固溶强化铝合金的临界冷却速度决定。
4.权利要求1所述的压力套管拉拔，其特征在于，在拉拔时，附加超声波转动，超声波振动功率不小于100w，超声波频率为30-100 KHz，拉拔每道次变形量为8-25%，拉拔速度为2-20m/s；冷拉拔其间，当冷总变形量为40-90%时，将冷加工强化的线材重新进行固溶处理，固溶温度为α相固溶线+20-50℃，固溶时间0.2-1h，冷却介质为水、油、盐浴或风冷，冷却方式由该固溶强化合金的临界冷却速度决定。
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