一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种提高铝镁铒合金材料低温下拉伸性 能和冲击性能的轧制工艺。
【背景技术】
[0002] 随着航空航天技术及低温压力容器的发展，对低温材料的需求更为紧迫，Al-Mg系 合金由于其良好的焊接性、耐蚀性以及在低温下较高的强度和塑韧性广泛应用于空间飞行 器和低温压力容器。低温下，晶核热振动能减小，短程阻力，如点缺陷、割阶形成过程产生的 阻力增大，而由位错的应力场以及相互交截所产生的长程阻力基本维持不变，因此温度降 低，流变阻力增加，进而金属强度得以提高。由于传统的Al-Mg系合金强度相对较低，热处 理不可强化，所以主要通过微合金化和形变强化的方法来提高其强度。研宄发现，提高Mg 的含量能显著提高合金的强度，同时Er的加入能够在铝中形成过饱和固溶体，在随后的热 处理和热加工过程中析出次生弥散分布的Al 3Er相，钉扎位错和亚晶界从而提高合金的强 度。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺。通过合适 的加工工艺，获得在低温下高强耐冲击的铝镁铒合金材料。
[0004] 该铝镁铒合金材料质量百分含量为；Mg，5. 7 % -6. 5 % ;Mn，0. 3 % -0. 9 % ; ZnO. 5% -0? 9% ;Zr，0. 1% -0? 3% ;Er，0. 1% -0? 3% ;不可避免杂质彡 0? 5%，余量为 A1，其 特征在于，包括以下步骤：
[0005] (1)对于该铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20°C下热乳，压下量大于90%，空冷 至室温；
[0006] (2)对步骤（1)加工后的热轧态铝镁铒合金板材在370°C保温lh，然后进行热轧， 压下量为60%，空冷至室温；
[0007] 本发明通过对不同加工工艺的铝镁铒合金板材进行从室温（293K)到低温（77K) 的拉伸和夏比V型缺口冲击实验，得出在370°C /lh热轧60%压下量的加工工艺，既能够保 持较高的低温冲击韧性和延伸率，也能够提高该合金在低温下的强度。本发明具有以下有 益效果：
[0008] 本发明所提供的轧制工艺既能够保持较高的低温冲击韧性和延伸率，也能够提高 该合金在低温下的强度。解决了铝镁铒合金在低温下强度和冲击韧性相互矛盾的问题，使 其在低温下有较高的强韧性综合力学性能，对铝镁铒合金在低温下的应用具有很大的指导 意义。
【附图说明】
[0009] 图1拉伸试样。
[0010] 图2冲击试样。
【具体实施方式】
[0011] 实施例1
[0012] 对铝镁铒合金材料质量百分含量为；Mg，5. 7 % -6. 5 % ;Mn，0. 3 % -0. 9 % ; ZnO. 5% -0? 9% ;Zr，0. 1% -0? 3% ;Er，0. 1% -0? 3% ;不可避免杂质彡 0? 5%，余量为 A1 的 铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20°C下热轧，压下量为90 %，空冷至室温，板材最终厚度 为10_，记为工艺二；然后将工艺二的板材在370°C保温lh，再热轧60%压下量，空冷至室 温，板材最终厚度为4mm，记为工艺一；再对工艺二板材经过350±10°C /2h退火，然后冷轧 60%压下量，厚度4mm，记为中间工艺，对中间工艺板材进行350± 10°C /2h退火，记为工艺 三；对中间工艺板材进行170±10°C /2h退火，记为工艺四。
[0013] 对工艺一的板材沿轧向分别加工成拉伸试样和冲击试样，然后进行拉伸测试和冲 击测试，测试温度均为293K、223K、150K、111K和77K，温度误差±5K，其中测试温度77K采 用将试样完全浸入液氮获得，223K~111K通过液氮雾化产生的蒸汽获得，采用铑铁温度传 感器控制测试温度；在MTS-SANS CMT5000系列微机控制电子万能试验机上进行拉伸测试， 拉伸速率2mm/min，拉伸测试结果列于表1 ;在SUNS PTM1200摆锤式冲击试验机上进行冲击 测试，冲击测试结果列于表2 ;拉伸测试和冲击测试的每个数值均为同条件下3个试样测试 值的平均值。
[0014] 对比例1
[0015] 采用与实施例1相同的材料，加工工艺为工艺二，对工艺二板材分别进行拉伸测 试和冲击测试，测试方法同实施例1，拉伸测试和冲击测试结果分别列于表1和表2。
[0016] 对比例2
[0017]采用与实施例1相同的材料，加工工艺为工艺三，对工艺三板材分别进行拉伸测 试和冲击测试，测试方法同实施例1，拉伸测试和冲击测试结果分别列于表1和表2。
[0018] 对比例3
[0019]采用与实施例1相同的材料，加工工艺为工艺四，对工艺四板材分别进行拉伸测 试和冲击测试，测试方法同实施例1，拉伸测试和冲击测试结果分别列于表1和表2。
[0020] 表1中，4种加工工艺所制备的材料的抗拉强度和屈服强度均随温度的下降而升 高，在室温和77K下，4种加工工艺所制备的材料的抗拉强度和屈服强度从大到小依次为工 艺四、工艺一、工艺二、工艺三；延伸率从大到小依次为工艺二、工艺一、工艺三、工艺四。
[0021] 表2中，4种加工工艺所制备的材料的冲击韧性值均随温度的下降而下降，在室温 和77K下，冲击韧性值从大到小依次为工艺一、工艺二、工艺三、工艺四；其中工艺一和工艺 二在77K时仍保持较高的冲击韧性。
[0022] 可以看出，在77K时，工艺四的抗拉强度和屈服强度最高，冲击韧性和延伸率最 差；工艺三的抗拉强度、屈服强度及冲击韧性相对都比较低；工艺二的冲击韧性值和延伸 率比较高，但是抗拉强度和屈服强度比较低；而工艺一不仅有最高的冲击韧性值，并且抗拉 强度和屈服强度都比较高；综上所述，工艺一所制备的铝镁铒合金材料具备良好的低温下 高强耐冲击的力学性能。
[0023] 表1.铝镁铒合金的拉伸性能
【主权项】
1. 一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺，铝镁铒合金材料质量百分含量为： Mg,5. 7% -6. 5% ；Mn,0. 3% -〇.9%；Zn 0. 5% -〇.9%；Zr,0. 1% -〇. 3% ；Er,0. 1% -〇.3%, 余量为Al，其特征在于，包括以下步骤： (1) 对于该铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20°C下热轧，压下量大于90%，空冷至室 温； (2) 对步骤（1)加工后的热轧态铝镁铒合金板材370°C保温lh，再进行热轧，压下量为 60%，空冷至室温。
【专利摘要】一种提高铝镁铒合金低温力学性能的轧制工艺，属于有色金属合金技术领域。对质量百分含量为：Mg，5.7％-6.5％；Mn，0.3％-0.9％；Zn，0.5％-0.9％；Zr，0.1％-0.3％；Er，0.1％-0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al的铝镁铒合金铸锭，在温度为410±20℃下热轧，压下量大于90％，空冷至室温，然后在370℃保温1h进行热轧，压下量为60％，空冷至室温。该种加工工艺既能够提高该合金在低温下的强度，又能够保持较高的低温冲击韧性和延伸率，得到一种在低温下高强耐冲击的铝镁铒合金材料。
【IPC分类】C22C21-06, C22F1-047
【公开号】CN104745900
【申请号】CN201510185751
【发明人】黄晖, 马俊, 聂祚仁, 高坤元, 文胜平, 李红梅, 吴晓蓝, 王为, 刘冉, 周欣
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月18日