CN114657344A - 减小二次变形构件各向异性的方法 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种减小二次变形构件各向异性的方法，方法包括：（ⅰ）一次变形；（ⅱ）中间变形；（ⅲ）垂向变形处理；（ⅳ）二次变形等步骤。本发明中间增加形变变形量，将塑性变形的形变强化与热处理的相变强化相结合，使得室温压缩变形使位错增加，为溶质扩散提供了高扩散率通道，有助于提高时效后异形件的抗拉强度及延伸率。同时该方法变形织构强度下降，有效降低了合金的拉伸性能的各向异性。

Description

减小二次变形构件各向异性的方法
技术领域
本发明属于材料异形构件制备工艺领域，具体涉及一种减小二次变形构件各向异性的方法。
背景技术
各向异性是指材料各方向性能差异，主要集中在两方面，一是合金厚度方面组织性能不均匀，二是平面各向异性。对于3号四板用模锻件而言主要是指平面各向异性。材料平面各向异性通常用平面各向异性指数（IPA）来表示，其计算方法下式表示：
IPA（%）=(2Xmax －Xmid－Xmin)／2Xmax ，
式中:Xmax—三个方向中的最大值，
Xmid—三个方向中的中间值，
Xmin—三个方向中的最小值，
各向异性指数（IPA）值越大，代表着材料各向异性程度越大。影响材料各向异性的因素主要有三点：沉淀相（第二相粒子）、变形量（晶界间距）和晶体学织构。
在材料中引入第二相粒子有积极作用。首先弥散的第二相粒子，可以强化晶界，提高材料的热稳定性；另外基体中弥散而坚硬的第二相粒子对位错运动造成阻碍，且其阻碍作用比单个溶质原子要强，位错要运动必须绕过或切过这些障碍，使材料的力学性能得到提升。因此强化相的体积分数越大，尺寸越小，弥散程度越大，强化效果就越好。
多晶体材料的屈服强度与晶粒尺寸之间符合霍尔-佩奇定律关系式，因此，变形量越大，境界间距越小，则材料强度越高；反之，变形量越小，境界间距越大，则材料强度越低。
晶体学织构直接影响构件各向异性，坯料在经历挤压、模锻等大形变过程中，外力使晶体内的位错发生滑移，交错，晶粒中的晶格排列随着变形量的不断增加，由随机分布在晶体内逐渐转向某一或某些方向上来，这一现象通常称为“择优取向”或“织构”。因此，变形织构含量越多，材料各向异性越明显，再结晶织构则有削弱作用。
因此，需要设计一种可以充分发挥三种影响各向异性因素的工艺方法，用以提高铝合金的综合性能。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种减小二次变形构件各向异性的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种减小二次变形构件各向异性的方法，包括以下步骤：
（ⅰ）一次变形
对合金坯料进行第一次塑性变形处理；
（ⅱ）中间变形
保持一次变形量不变，标明变形方向，对变形后合金坯料进行固溶热处理；
（ⅲ）垂向变形处理
固溶热处理后的合金坯料沿着垂直于一次变形的方向，对合金坯料进行垂向变形处理，并设计变形量，开展多轮次正交试验；
（ⅳ）二次变形
中间形变固溶后，再进行二次塑性变形处理。
在上述技术方案中，所述固溶热处理方式根据合金坯料境界间距以及变形量确定。
在上述技术方案中，所述垂向变形处理为墩粗处理。
在上述技术方案中，所述正交试验的设计根据固溶热处理的工艺确定。
在上述技术方案中，所述正交试验的变量包括中间形变量、中间形变温度、固溶加热温度和固溶淬火温度。
在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）的固溶热处理为退火。
在上述技术方案中，对于所述步骤（ⅰ）~（ⅳ）处理后的坯料均进行拉伸力学性能测试，计算平面各向异性指数。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种减小二次变形构件各向异性的方法，中间增加形变变形量，将塑性变形的形变强化与热处理的相变强化相结合，使得室温压缩变形使位错增加，为溶质扩散提供了高扩散率通道，有助于提高时效后异形件的抗拉强度及延伸率，同时该方法变形织构强度下降，有效降低了合金的拉伸性能的各向异性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面通过具体实施方式来进一步说明本发明减小二次变形构件各向异性的方法的技术方案。
实施例1
一种减小二次变形构件各向异性的方法，包括以下步骤：
（ⅰ）一次变形
对合金坯料进行第一次塑性变形处理；
（ⅱ）中间变形
保持一次变形量不变，标明变形方向，在二次变形之前对一次变形后坯料进行退火处理；
（ⅲ）垂向变形处理
退火后坯料沿着垂直于一次变形方向，对坯料进行垂向变形处理，例如墩粗处理，设计不同变形量。配合不同固溶淬火工艺，开展多轮次正交试验；主要变量有四个：中间形变量、中间形变温度、固溶加热温度、固溶淬火温度；
（ⅳ）测试拉伸力学性能、计算平面各向异性
测试计算不同取向条件下，不同处理过程合金拉伸力学性能的测试结果和平面各向异性指数；
（ⅴ）二次变形
中间形变固溶后，再进行二次变形、强化固溶时效后进行组织观察。
实际案例发现，在其他处理条件不变的情况下，与一次变形相比，晶粒形状由原来的沿着主要流线方向变形变为，在垂直于流线方向的界面内树枝状晶粒及细小的等轴状亚晶明显增多，再结晶织构含量明显在增多。
本发明的工作原理：
本发明是将塑性变形的形变强化与热处理的相变强化相结合的一种工艺方法，即在一二次变形之间增加中间变形过程，弱化二次变形与一次变形冲突，减少单一方向变形量，增加多方向变形量，用于弥散第二相粒子，强化境界，提高材料各个方向稳定性，同时弱化一次变形流线方向晶粒拉长效果，晶粒再次变形，减小流线方向；境界间距同时根据变形量不同，配合合适的固溶热处理制度，延长再结晶组织形成区间，调整变形组织与再结晶组织比例，达到减小单一方向性能，提高整体性能，从而提高铝合金异形件整体性能。
本发明提供了一种减小二次变形构件各向异性的方法，中间增加形变变形量，将塑性变形的形变强化与热处理的相变强化相结合，使得室温压缩变形位错增加，为溶质扩散提供了高扩散率通道，有助于提高时效后异形件的抗拉强度及延伸率。同时该方法变形织构强度下降，有效降低了合金的拉伸性能的各向异性。具体到实验所使用的合金，当室温压缩变形量为25%时，异形件三个方向综合力学拉伸性能达到最佳。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1. 一种减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）一次变形
对合金坯料进行第一次塑性变形处理；
（ⅱ）中间变形
保持一次变形量不变，标明变形方向，对变形后合金坯料进行固溶热处理；
（ⅲ）垂向变形处理
固溶热处理后的合金坯料沿着垂直于一次变形的方向，对合金坯料进行垂向变形处理，并设计变形量，开展多轮次正交试验；
（ⅳ）二次变形
中间形变固溶后，再进行二次塑性变形处理。
2.根据权利要求1所述的减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：所述固溶热处理方式根据合金坯料境界间距以及变形量确定。
3.根据权利要求1所述的减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：所述垂向变形处理为墩粗处理。
4.根据权利要求1所述的减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：所述正交试验的设计根据固溶热处理的工艺确定。
5.根据权利要求1所述的减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：所述正交试验的变量包括中间形变量、中间形变温度、固溶加热温度和固溶淬火温度。
6.根据权利要求1所述的减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）的固溶热处理为退火。
7.根据权利要求1所述的减小二次变形构件各向异性的方法，其特征在于：对于所述步骤（ⅰ）~（ⅳ）处理后的坯料均进行拉伸力学性能测试，计算平面各向异性指数。
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