一种铝合金的制备方法

文档序号:9780990来源:国知局
一种铝合金的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及合金材料技术领域,具体设及一种侣合金的制备方法。
【背景技术】
[0002] 侣是一种在地壳中分布广泛的金属元素,纯侣具有质量轻、密度小、可塑性好等优 点,可W进行各种机械加工。但是纯侣的强度低,因此只有通过合金化才能得到可作为结构 材料使用的各种侣合金。侣合金W侣为基体,可W根据不同的需要添加铜、娃、儀、锋、儘、 儀、铁、铁、铭或裡等金属。侣合金的密度低,强度和比刚度高,主要用于机械制造、运输机 械、动力机械及航空工业等方面。目前侣合金已成为继钢铁之后应用最广泛的金属材料。
[0003] 侣合金主要分为两大类:铸造侣合金和变形侣合金,其中变形侣合金能够承受压 力加工,力学性能高于铸态侣合金,因此在工业上得到了广泛应用。变形侣合金主要用于制 造航空器材、日常生活用品和建筑用口窗等。变形侣合金中的高强侣合金由于具有强度高、 硬度高、密度低和热加工性能好的优点,在航空航天领域作为重要的结构材料并得到广泛 应用。
[0004] 常规高强侣合金的制备过程比较复杂,第一步将侣锭烙化后加入合金元素,通过 揽拌使其合金化,诱铸冷凝后得到侣合金锭;第二步将侣合金锭车掉氧化物外表皮,再将该 侣合金锭预热后经挤压机挤出得到侣合金棒,此时得到的棒材性能较低,不能直接使用;第 Ξ步将侣合金棒在一定溫度下进行固溶处理;第四步对棒材在一定溫度下进行时效处理, 使得金属间化合物沉淀在晶界上从而起到增强效果,最终使得材料获得理想的力学性能。
[0005] 目前美国采用上述方法,即使是针对7系高强侣合金,如所有牌号侣合金中强度性 能最高的7075侣合金,其强度最大值也仅能够达到575M化,硬度最大值能够达到150HB,而 且由于我国的制备技术及后续固溶、时效等热处理过程的装备及控制技术落后于美国,导 致国产相同牌号侣合金的微观组织比较粗大,此外7系侣合金中起主要增强作用的Mg化2等 金属间化合物析出尺寸较粗大、不均一,从而导致该合金的强度性能不理想,国产7075侣合 金的强度只能达530MPa,硬度达130皿。因而较低的强度和硬度很难满足现代工业发展对高 性能侣合金材料的不断需求。
[0006] 因而,如何突破原有技术的限制,找到一种更好的制备方法的提高侣合金的性能, 是侣合金材料的重要发展方向,也是本领域前沿学者一直致力研究的主要问题。

【发明内容】

[0007] 有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种侣合金的制备方法,尤其是针 对高强度侣合金的制备方法,本发明提供的制备方法,能够使得高性能侣合金具有更好的 强度和硬度,同时制备方法简单,易于实现规模化生产。
[000引本发明提供了一种侣合金的制备方法,其特征在于,包括W下步骤,
[0009] a)将侣粉和合金元素粉末进行高能球磨后,得到混合粉末;
[0010] b)将所述混合粉末经过等静压成型后,得到预制巧;
[0011 ] c)将步骤b)得到的预制昆预热后,再进行热挤压,得到侣合金。
[0012]优选的,所述高能球磨的时间为20~60h。
[0013] 优选的,所述高能球磨的球料比为(2~15): 1。
[0014] 优选的,所述等静压成型为冷等静压成型。
[001引优选的,所述等静压成型的压力为100~300MPa;所述等静压成型的时间为0.5~ lOmin。
[0016] 优选的,所述预热的溫度为380~490°C;所述预热的时间为30~120min。
[0017] 优选的,所述热挤压的溫度为400~450°C;所述热挤压的压力为630~2000T。
[001引优选的,所述热挤压的挤压比为(18~64): 1;所述热挤压的挤压速度为0.5~5mm/ So
[0019] 优选的,所述合金元素为化、MgXu、Si和Μη中的一种或多种。
[0020] 优选的,所述合金元素占所述侣合金的质量分数为: Ζη 0~5重量份; Mi 0~3重量徐;
[0021] Cu 0~4重量嫁; Si 0~4重量份; Mh 0-5重貴份。
[0022] 本发明提供了一种侣合金的制备方法,包括W下步骤,首先将侣粉和合金元素粉 末进行高能球磨后,得到混合粉末;然后将所述混合粉末经过等静压成型后,得到预制巧; 最后将上述步骤得到的预制巧预热后,再进行热挤压,得到侣合金。与现有技术相比,本发 明利用高能量干式球磨过程,在高能量磨球介质的碰撞作用下,使各组分粉末之间发生反 复的冷焊和断裂,形成细化的复合颗粒,发生固态扩散反应,使得微量的合金元素的原子进 入金属侣的晶格得到了细小均匀的侣合金固溶体复合粉末;再利用等静压对粉体进行加压 成型,获得均匀的巧体;然后进行预热,将包裹在颗粒表面的气体释放出去,重新暴露高活 性表面;最后通过热挤压过程将巧体中的具有高活性表面的粉体颗粒快速烧结成型,使颗 粒间实现有效键合,制得的侣合金的微观组织细小均匀,最终实现了合金强度和硬度的提 高;更重要的是本发明全程可在空气气氛下进行。本发明提供的制备方法具有挤压时同时 实现快速烧结,无需单独的烧结过程W及后续的固溶、时效等热处理过程即可实现高性能 的特点,而且本发明制备全程均可在空气气氛中进行;同时具有工艺简捷、操作方便、步骤 少等优点,适合于大规模的工业化生产。实验结果表明,本发明制备的侣合金棒材,其相对 密度能够达到99.96%,拉伸强度能够达到6351?曰,硬度能够达到161皿。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例1制备的侣合金的扫描电镜照片;
[0024] 图2为本发明实施例1制备的侣合金的合金元素化的面扫描图谱;
[0025] 图3为本发明实施例1制备的侣合金的合金元素化的面扫描图谱。
【具体实施方式】
[0026] 为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是 应当理解,运些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点,而不是对发明权利要求的 限制。
[0027] 本发明所有原料,对其来源没有特别限制,在市场上购买的或按照本领域技术人 员熟知的常规方法制备的即可。
[002引本发明所有原料,对其纯度没有特别限制,本发明优选采用分析纯。
[0029] 本发明提供了一种侣合金的制备方法,其特征在于,包括W下步骤,
[0030] a)将侣粉和合金元素粉末进行高能球磨后,得到混合粉末;
[0031] b)将所述混合粉末经过等静压成型后,得到预制巧;
[0032] C)将步骤b)得到的预制巧预热后,再进行热挤压,得到侣合金。
[0033] 本发明首先将侣粉和合金元素粉末进行高能球磨后,得到混合粉末。本发明对所 述侣粉没有特别限制,W本领域技术人员熟知的用于制备侣合金材料的侣粉即可。本发明 对侣粉的粒度没有特别限制,W本领域技术人员熟知的用于细磨前的侣粉的粒度即可。本 发明对所述合金元素粉末的粒度没有特别限制,W本领域技术人员熟知的用于细磨前的合 金元素粉末的粒度即可。本发明对所述混合粉末的粒度没有特别限制,W本领域技术人员 熟知的高能球磨的粒度即可,本发明为保证后续过程的效果和产品性能,所述混合粉末的 粒度优选为小于等于80化m,更优选为小于等于700nm,更优选为小于等于600nm,最优选为 小于等于500nm。
[0034] 本发明对所述合金元素没有特别限制,W本领域技术人员熟知的常用于侣合金材 料的合金元素即可,本发明所述合金元素优选为Zn、MgXu、Si和Μη中的一种或多种,更优选 为化、]\^、加、5;[或胞,更优选为2]1、]\%、化、5巧隨]1中的两种及两种^上。本发明对所述合金 元素添加的质量分数没有特别限制,W本领域技术人员熟知的常用于侣合金材料的合金元 素添加的质量分数即可,W元素对应的金属计算,本发明所述合金元素占所述侣合金的质 量分数,其中,Ζη优选为0~5重量份,更优选为1~4重量份,最优选为2~3重量
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