CN111790864A - 一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,包括:(1)锻造加热:毛坯加热温度480‑510℃,保温时间12‑18h,模具加热温度450‑500℃,保温18‑24h;(2)锻造:将加热后的毛坯通过墩粗‑拔长方式锻造,墩粗变形量50‑‑70%,拔长变形量50‑70%,当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时,将毛坯回炉,按上述步骤1中要求重新进行二次加热,而后再进行后续的拔长‑墩粗‑拔长;(3)锻件终锻:将锻件升温至500‑530℃,保温2‑3h,同时锻造模具升温至480‑500℃,迅速对锻件进行终锻,通过墩粗‑拔长方式进行,墩粗变形量10‑15%,拔长变形量10‑15%,保证满足锻坯尺寸要求。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料领域,具体涉及一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法。
背景技术
锻件如果应用于半导体领域,对于锻件的性能有着更多方面的需求,而应用以往的普通6系合金以及锻造方式,难以满足对产品的氧化方面以及电击穿性能的要求。
此前针对于6系合金的锻造,使用普通的6系合金,在锻造过程中,对于产品的锻造温度控制在400℃以上,同时平砧温度300摄氏度以上,这样的锻造方式可以满足正常的性能要求,但是难以满足电击穿的性能,同时氧化后更容易产生色差。
相比较而言,通过提高锻造温度及增大变形量,可以在锻造过程中使晶粒充分破碎,从而是锻造后氧化不易产生色斑,晶粒较小也可以使锻件电击穿性能更优良。但是锻造温度,与变形的方式与变形量都是需要研究的,两者相辅相成,同时合金的配方也要做出一定的改良。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,通过对原有配方和锻造方法改进,可以使产品在满足力学性能的同时,仍能满足锻件较为优良的电击穿性能及氧化要求。
为了解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,所述6系铝合金为添加有0.1-0.13%的Co的6061铝合金;所述锻造方法包括:(1)锻造加热:毛坯加热温度480-510℃,保温时间12-18h,模具加热温度450-500℃,保温18-24h;(2)锻造:将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造,墩粗变形量50--70%,拔长变形量50-70%,当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时,将毛坯回炉,按上述步骤1中要求重新进行二次加热,而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长;(3)锻件终锻:将锻件升温至500-530℃,保温2-3h,同时锻造模具升温至480-500℃,迅速对锻件进行终锻,通过墩粗-拔长方式进行,墩粗变形量10-15%,拔长变形量10-15%,保证满足锻坯尺寸要求。
进一步地,所述毛坯的制备方法为:制作6系铝合金铸锭,铸造温度700-750℃,均质温度575-585℃,均质时间6-8h,均质后采用水冷工艺,水温40-60℃。
进一步地,所述6系铝合金铸锭的铸造过程中不允许使用废料,需精炼两次。
进一步地,步骤2中模具温度保持在400-500℃,毛坯温度在450-500℃。
进一步地,锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理,水介质温度:30-45℃,水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。
进一步地,在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效,时效工艺为145-165℃/6-12h。
进一步地,步骤2中墩粗变形量60%,拔长变形量60%。
进一步地,步骤3中墩粗变形量12.5%,拔长变形量12.5%。
本发明具有以下有益效果:
本发明的锻造方法中通过通过墩粗-拔长方式锻造方式,在一定的高温度下,锻造至一定形变量之后,在更高的温度下,再通过墩粗-拔长方式锻造,进行两次变形,使得晶粒充分破碎,从而是锻造后氧化不易产生色斑,晶粒较小也可以使锻件电击穿性能更优良。同时本发明的锻造方法对添加有Co的改性6系铝合金具有更佳的效果。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明,通过以下实例加以说明,这些实例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。
实施例1
毛坯的制备方法为制作6系铝合金铸锭,添加有0.12%的Co,不允许使用废料,需精炼两次,铸造温度725℃,均质温度580℃,均质时间7h,均质后采用水冷工艺,水温50℃。
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,包括:(1)锻造加热:毛坯加热温度495℃,保温时间16h,模具加热温度475℃,保温21h;(2)锻造:将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造,墩粗变形量60%,拔长变形量60%,当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时,将毛坯回炉,按上述步骤1中要求重新进行二次加热,而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长;步骤2中模具温度保持在450℃,毛坯温度在475℃;(3)锻件终锻:将锻件升温至520℃,保温2.5h,同时锻造模具升温至490℃,迅速对锻件进行终锻,通过墩粗-拔长方式进行,墩粗变形量12.5%,拔长变形量12.5%,保证满足锻坯尺寸要求。
锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理,水介质温度:37.5℃,水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效,时效工艺为155℃/9h。然后进行机加工即可制得成品。
实施例2
毛坯的制备方法为:制作6系铝合金铸锭,添加有0.1%的Co,不允许使用废料,需精炼两次,铸造温度750℃,均质温度575℃,均质时间8h,均质后采用水冷工艺,水温40℃。
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,包括:(1)锻造加热:毛坯加热温度480℃,保温时间18h,模具加热温度450℃,保温24h;(2)锻造:将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造,墩粗变形量50%,拔长变形量70%,当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时,将毛坯回炉,按上述步骤1中要求重新进行二次加热,而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长;步骤2中模具温度保持在400℃,毛坯温度在500℃;(3)锻件终锻:将锻件升温至500℃,保温3h,同时锻造模具升温至480℃,迅速对锻件进行终锻,通过墩粗-拔长方式进行,墩粗变形量15%,拔长变形量10%,保证满足锻坯尺寸要求。
锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理,水介质温度:45℃,水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效,时效工艺为145℃/12h。然后进行机加工即可制得成品。
实施例3
毛坯的制备方法为:制作6系铝合金铸锭,添加有0.13%的Co,不允许使用废料,需精炼两次,铸造温度700℃,均质温度585℃,均质时间6h,均质后采用水冷工艺,水温60℃。
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,包括:(1)锻造加热:毛坯加热温度510℃,保温时间12h,模具加热温度500℃,保温18h;(2)锻造:将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造,墩粗变形量70%,拔长变形量50%,当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时,将毛坯回炉,按上述步骤1中要求重新进行二次加热,而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长;步骤2中模具温度保持在500℃,毛坯温度在450℃;(3)锻件终锻:将锻件升温至530℃,保温2h,同时锻造模具升温至500℃,迅速对锻件进行终锻,通过墩粗-拔长方式进行,墩粗变形量10%,拔长变形量15%,保证满足锻坯尺寸要求。
锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理,水介质温度:30℃,水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效,时效工艺为165℃/6h。然后进行机加工即可制得成品。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是不加入Co。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是加入0.2%Co。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有步骤2中墩粗变形量40%,拔长变形量40%,步骤3中墩粗变形量32.5%,拔长变形量32.5%。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有添加废料比例为30%。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有步骤2中模具温度保持在350℃,毛坯温度在400℃。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不进行终锻,直接进行淬火处理和后续操作。
对比例7
将实施例1中的毛坯,采用下述常规方法进行制造:
挤压:将均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压,得到所需要的铝合金型材,其中,挤压前对挤压筒进行加热,温度加热至450℃,对挤压铸锭加热,温度加热至520℃,挤压速度为5m/min。
固溶处理:将挤压后的铝合金型材进行固溶处理,固溶处理温度为560℃,保温时间为55min,固溶后的铝合金型材用淬火液进行淬火。
冷处理:将淬火后的铝合金型材进行冷处理,冷处理温度为-180±10℃,保温时间为10h。
时效,时效工艺为145℃/12h。然后进行机加工即可制得成品。
对实施例1-3和对比例1-7制得的标准样品,测定结果如下表所示。
由上表可知:实施例1中得到的锻件力学性能均较为优异,其中抗拉强度≥260MPa,屈服强度≥240MPa,延伸率≥7%,且耐电击穿性能符合要求,且氧化后表面无色斑,证明本发明效果优异。与实施例一相比,对比例4中在熔炼中添加废料30%,从而导致氧化后存在色差。与实施例一相比,对比例5中锻造温度较低,存在加工硬化,经后续热处理,产生粗晶,从而导致后续氧化后存在色斑,且膜厚相对较薄,抗电击穿性能也较差。与实施例1相比,对比例3中锻造过程中第一次变形量相对较小,晶粒未充分破碎,相对较大,且不均匀,导致后续氧化后存在色斑,且膜厚相对较薄,抗电击穿性能也较差。对比例6未进行终锻,很明显其抗电击穿性能明显下降。对比例1-2的比较可知,Co的加入可以显著提高电击穿,但是其量不宜过多,过多效果反而不佳。对比例7为常用的挤压成型的方法,可以看出其温度是足够高,但是未进行充分变形,性能明显不佳。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,所述6系铝合金为添加有0.1-0.13%的Co的6061铝合金;所述锻造方法包括:(1)锻造加热:毛坯加热温度480-510℃,保温时间12-18h,模具加热温度450-500℃,保温18-24h;(2)锻造:将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造,墩粗变形量50--70%,拔长变形量50-70%,当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时,将毛坯回炉,按上述步骤1中要求重新进行二次加热,而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长;(3)锻件终锻:将锻件升温至500-530℃,保温2-3h,同时锻造模具升温至480-500℃,迅速对锻件进行终锻,通过墩粗-拔长方式进行,墩粗变形量10-15%,拔长变形量10-15%,保证满足锻坯尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,所述毛坯的制备方法为:制作6系铝合金铸锭,铸造温度700-750℃,均质温度575-585℃,均质时间6-8h,均质后采用水冷工艺,水温40-60℃。
3.根据权利要求2所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,所述6系铝合金铸锭的铸造过程中不允许使用废料,需精炼两次。
4.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,步骤2中模具温度保持在400-500℃,毛坯温度在450-500℃。
5.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理,水介质温度:30-45℃,水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。
6.根据权利要求5所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效,时效工艺为145-165℃/6-12h。
7.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,步骤2中墩粗变形量60%,拔长变形量60%。
8.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法,其特征在于,步骤3中墩粗变形量12.5%,拔长变形量12.5%。
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