一种高硅铝合金板材的制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种高硅铝合金板材的制造工艺。
【背景技术】
[0002]过共晶铝硅合金具有较良好的铸造性能，低的膨胀系数，较高的耐腐蚀性及良好的耐磨性，这些优良性能使硅铝合金成为应用最广泛的铸造铝合金。随着过共晶硅铝合金的研究深入，硅铝合金的应用领域逐渐拓宽，航空航天、轨道交通、电子封装等高科技产业的发展对铝硅合金材料的性能提出了新的要求。但由于过共晶硅铝合金自身的部分缺陷，使得部分性能有所减弱，例如铸造态时塑性差，强度低，机械加工性能差，这些性能缺陷限制了过共晶铝硅合金的发展。由于铸造态的过共晶硅铝合金中初晶硅比较粗大，而且共晶组织呈针状，组织结构非常不理想，影响了过共晶铝硅合金的物理性能和化学性能。为了改善过共晶铝硅合金的性能，一般采用热加工、冷加工与热处理的方法来改善过共晶铝硅合金的性能。将铸态合金进行热挤压后，加工硬化与再结晶软化得以相互抵消，塑性提高，但其力学性能变化不大。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种高硅铝合金板材的制造工艺，该制造工艺流程短，效率尚，制得的广品尺寸精确，综合性能较好。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种高硅铝合金板材的制造工艺，包括以下步骤:
(1)将含有如下成分的硅铝合金铸锭挤压成5~6mm厚的初始板材:硅14~16，镁
0.4-0.45 界1:%，锌< 0.1 界1:%，铁< 0.1 界1:%，磷< 0.1 wt%，余量为招；
(2)将初始板材置于加热炉中，升温至470~50(TC，保温1~1.5h后进行两次热乳，每次压下量为1_ ;待板材温度降至常温后进行冷乳，压下量也为1_ ;
(3)将冷乳后的板材置于520~550°C的保温炉中固溶6~7h，水中淬火；
(4)将固溶后的板材置于120~180°C的保温炉中时效2~12h。
[0005]与现有技术相比，本发明的优点是:本发明通过将挤压后的硅铝合金板材在热处理前加乳制工艺的方式，有效改善了板材的综合力学性能，抗拉强度可达280~315Mpa，延伸率可达13~20% ;同时，工艺过程简单，生产效率高。
[0006]【具体实施方式】:
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但这些实施例并不是对本发明的限制。
[0007]实施例1
一种高硅铝合金板材的制造工艺，包括以下步骤:
(O将含有如下成分的硅铝合金铸锭挤压成5mm厚的初始板材:硅14 ，镁0.45wt %，锌 0.08wt %，铁 0.08wt %，磷 0.08 wt%,余量为招；
(2)将初始板材置于加热炉中，升温至470°C，保温1.5h后进行两次热乳，第一次热乳的压下量为1mm，加工率为20%，第二次热乳的压下量为1mm，加工率为25% ;待板材温度降至常温后进行冷乳，压下量也为1mm，加工率为33.3% ;其中，热乳后的抗拉强度为253.72MPa，屈服强度为219.67MPa，延伸率为12.00%，冷乳后的抗拉强度为261.55MPa，屈服强度为231.14MPa，延伸率为4.91% ；
(3)将冷乳后的板材置于520°C的保温炉中固溶6h，水中淬火，板材的抗拉强度为285.36Mpa，延伸率为 19.56% ；
(4)将固溶后的板材置于120°C的保温炉中时效6h，板材的抗拉强度为294.22Mpa，延伸率为15.66%。
[0008]实施例2
一种高硅铝合金板材的制造工艺，包括以下步骤:
(O将含有如下成分的硅铝合金铸锭挤压成5mm厚的初始板材:硅15 ，镁0.4wt %，锌 0.08wt %，铁 0.08wt %，磷 0.08wt %，余量为招；
(2)将初始板材置于加热炉中，升温至480°C，保温1.5h后进行两次热乳，第一次热乳的压下量为1mm，加工率为20%，第二次热乳的压下量为1mm，加工率为25% ;待板材温度降至常温后进行冷乳，压下量也为1mm，加工率为33.3% ;其中，热乳后的抗拉强度为248.69MPa，屈服强度为201.25MPa，延伸率为12.85%，冷乳后的抗拉强度为260.89MPa，屈服强度为232.04MPa，延伸率为5.33% ；
(3)将冷乳后的板材置于520°C的保温炉中固溶7h，水中淬火，板材的抗拉强度为293.56Mpa，延伸率为 18.25% ；
(4)将固溶后的板材置于150°C的保温炉中时效8h，板材的抗拉强度为305.89Mpa，延伸率为14.02%o
[0009]实施例3
一种高硅铝合金板材的制造工艺，包括以下步骤:
(O将含有如下成分的硅铝合金铸锭挤压成5mm厚的初始板材:硅15 ，镁0.45wt %，锌 0.08wt %，铁 0.08 wt %，磷 0.08wt %，余量为招；
(2)将初始板材置于加热炉中，升温至50(TC，保温Ih后进行两次热乳，第一次热乳的压下量为1mm，加工率为20%，第二次热乳的压下量为1mm，加工率为25% ;待板材温度降至常温后进行冷乳，压下量也为1mm，加工率为33.3% ;其中，热乳后的抗拉强度为234.llMPa，屈服强度为185.05MPa，延伸率为14.52%，冷乳后的抗拉强度为255.07MPa，屈服强度为220.32MPa，延伸率为6.77% ；
(3)将冷乳后的板材置于550°C的保温炉中固溶6h，水中淬火，板材的抗拉强度为297.58Mpa，延伸率为 18.00% ；
(4)将固溶后的板材置于180°C的保温炉中时效12h，板材的抗拉强度为311.08Mpa，延伸率为13.89%。
[0010]本发明的工艺在进行热乳与冷乳后，由于合金内部引入了大量的位错，位错密度的增加，导致了位错缠结，位错缠结使位错难以继续移动，同是位错周围的变形程度大，导致晶格畸变，位错密度的增加导致了合金的强度提升，位错线移动困难，塑性降低；同时，在热乳时发生了再结晶，晶粒大小变小，晶粒数量增多，晶粒变小根据霍尔佩奇公式可以知道，晶粒变小，其强度增加，晶粒数量增加，代表晶界增多，在低温与室温时，由于晶界强度比晶粒强，所以滑移主要集中在晶粒内部，如果滑移要穿过晶粒，就要激发出相邻晶粒的为位错源，这实际上是限制了滑移；并且，不同晶粒之间的取向差异使得晶粒之间的滑移变得困难，在固溶时，由于第二相粒子溶于基体内，造成了基体的晶格畸变，使位错线能以滑动，增加强度，但在固溶温度时，由于温度较高，合金在固溶状态时也发生了部分退火，合金内部有再结晶和晶粒长大，消除了因为冷加工冷乳带来的加工硬化，位错密度有所减少，塑性有所提升；在固溶之后，位错密度减少，而在时效之后，析出了第二相，第二相阻碍了位错的运动，对位错施以钉扎的作用，所以强度提高。
[0011]本发明的工艺使得高硅铝合金的强度、韧性和塑性均有较大的提高，在一些场合可以取代6系铝合金或其他合金产品，达到减重，降低成本的效果；适用于大规模的商业生产，其生产设备简单，工艺流程短，生产效率高，产品尺寸精确，可以用于生产较大的板材，有利实现轻质硅铝合金型材的批量生产和应用。
【主权项】
1.一种高硅铝合金板材的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤:(1)将含有如下成分的硅铝合金铸锭挤压成5~6mm厚的初始板材:硅14~16，镁.0.4-0.45 界1:%，锌< 0.1 界1:%，铁< 0.1 界1:%，磷< 0.1 wt%，余量为招； (2)将初始板材置于加热炉中，升温至470~50(TC，保温1~1.5h后进行两次热乳，每次压下量为1_ ;待板材温度降至常温后进行冷乳，压下量也为1_ ; (3)将冷乳后的板材置于520~550°C的保温炉中固溶6~7h，水中淬火； (4)将固溶后的板材置于120~180°C的保温炉中时效2~12h。
【专利摘要】本发明公开了一种高硅铝合金板材的制造工艺，该工艺通过将挤压后的硅铝合金板材在热处理前加轧制工艺的方式，有效改善了板材的综合力学性能，抗拉强度可达280~315Mpa，延伸率可达13~20％；同时，工艺过程简单，生产效率高。
【IPC分类】C22F1/043, C22C21/02
【公开号】CN105112744
【申请号】CN201510643399
【发明人】唐继勇, 刘磊, 周海涛, 陆永
【申请人】江苏佳铝实业股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年10月8日