专利名称：提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料的改性方法，尤其是一种7000系列铝合金材料的改性 方法，具体地说是一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法。
背景技术：
众所周知，7000系(A1-Zn-Mg-Cu系)铝合金是现代航空航天、武器装备等高端 领域不可或缺的关键结构材料。为了保证其强度，该类合金的合金化程度高，塑性低， 组织中通常会存在气孔、疏松等缺陷，并且还会存在大量分布集中、尺寸粗大的共晶体 组织和夹杂物，严重影响着铝合金的性能及可靠性，因此这类合金必须经过大应变量塑 性加工后才能使用。 目前，实现金属材料大应变变形加工的技术主要包括轧制、传统挤压和等通道 转角挤压技术(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)。 自20世纪90年代中期以 来，等通道转角挤压技术受到国际材料界的高度重视，现已发展成为制备超细晶粒或纳 米结构材料、大幅提升材料组织结构与性能的一个重要方法。与轧制、传统挤压相比， 等通道转角挤压技术具有对材料施加的应变量更大、剪切力更大并且可以在不改变材料 形状的情况下对材料实施横切面等同大应变的特点，因此可以更为有效地改善材料的组 织。 7000系铸态铝合金由于其组织状态很差，在进行等通道转角挤压加工时一般都 会发生工件断裂。到目前为止，尚未得到一种可供实际工业化生产的提高7000系铸态铝 合金组织的等通道转角挤压加工方法可供使用。
发明内容
本发明的目的是针对7000系铝合金进行等通道转角挤压加工时易发生断裂而无 法实现工业化生产的目的，发明一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤 压加工方法。 本发明的技术方案是 —种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法，其特征是 首先将铸态铝合金预热至400 500°C ，然后将达到预热温度的铸态铝送入已预热至30 40(TC的等通道转角挤压模具中进行挤压，控制挤压模具的应变量为0.4 0.7，挤压速度 为10 50mm/s。
本发明的有益效果 (1)本发明通过大量的实验为7000系铝合金尤其是7000系铸态铝合金提供了一 种高效提高其组织与性能的等通道转角挤压加工方法，即通过对铸态铝合金的预热温度 和挤压模具预热温度的选择，解决了材料的挤压断裂问题，从而为其实现等通道挤压加 工奠定了基础。
(2)经过本发明处理的7000系铸态铝合金内尺寸在150微米以下的气孔、疏松等 缺陷被压合，夹杂物被碎化，硬度提高34 57%。 (3)本发明所述的提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工的工 艺参数适用于改善7000系铝合金的各种固体状态的组织。
(4)本发明具有方法简单，易于实现的优点。
图1是本发明拟改性的7000系铸态铝合金微观组织的典型金相照片。 图2是本发明的铸态合金预热到400 50(TC、模具预热到40(TC等通道转角挤
压加工后合金的微观组织金相照片。 图3是合金预热到400 50(TC、模具温度为3(TC等通道转角挤压加工后合金的 微观组织金相照片。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图l-3所示。
实施例l。 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu，即Zn的质 量百分比为6.86%， Mg的质量百分比为1.22%， Cu的质量百分比为1.68X，余量的为 铝，下同)，将铸态铝合金先预热至45(TC，挤压模具预热至40(TC，应变量为0.6，用含 Mo^的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂 现象。尺寸在150微米以下的气孔、疏松、裂纹(见图1)被压合(见图2)，夹杂物被碎 化，硬度从111.6HV提高150.3HV(提高幅度为34% )。
实施例2。将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.25Zn-1.17Mg-1.38Cu，)，将铸态 铝合金先预热至50(TC，挤压模具预热至30(TC，应变量为0.5，用含Mo^的润滑脂作润 滑剂，挤压速度为10mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150 微米以下的气孔、疏松、裂纹被压合，夹杂物被碎化，硬度从110HV提高140HV。
实施例3。 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.5Zn-1.20Mg-1.55Cu)，将铸态铝 合金先预热至50(TC，挤压模具预热至20(TC，应变量为0.7，用含MoS2的润滑脂作润滑 剂，挤压速度为40mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微 米以下的气孔、疏松、裂纹被压合，夹杂物被碎化，硬度从IIOHV提高160HV。
实施例4。 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.00Zn-1.8Mg-1.8Cu)，将铸态铝 合金先预热至40(TC，挤压模具预热至40(TC，应变量为0.4，用含MoS2的润滑脂作润滑 剂，挤压速度为10mm/s，加工得到的铝合金未出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微 米以下的气孔、疏松、裂纹被压合，夹杂物被碎化，硬度从90.6HV提高130.3HV。
实施例5。
将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，将铸态铝 合金先预热至50(TC，挤压模具预热至3(TC，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑 剂，挤压速度为25mm/s。加工后合金不出现挤压裂纹及断裂现象。尺寸在150微米以 下的气孔、疏松、裂纹(见图1)被压合(见图3)，夹杂物被碎化，硬度从111.6HV提高 175.4HV(提高幅度为57% )。
实施例6。铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为300°C ，挤压模 具预热温度为3(TC，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s。 采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现开裂。
实施例7。将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热 温度为35(TC，挤压模具预热温度为40(TC，应变量为0.5，用含MoS2的润滑脂作润滑 剂，挤压速度为15mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现开裂。
实施例8。将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热 温度为20(TC，挤压模具预热温度为40(TC，应变量为0.7，用含MoS2的润滑脂作润滑 剂，挤压速度为30mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现断裂。
实施例9。 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.00Zn-1.8Mg-1.8Cu)，合金预热温 度为25(TC，挤压模具预热温度为30(TC，应变量为0.5，用含MoS2的润滑脂作润滑剂， 挤压速度为40mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后部分合金出现断裂现象。
实施例10。将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热 温度为20(TC，挤压模具预热温度为3(TC，应变量为0.7，用含Mo^的润滑脂作润滑剂， 挤压速度为30mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后合金出现断裂。
实施例ll。 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金(Al-6.5Zn-1.20Mg-1.55Cu)，合金预热温 度为45(TC，挤压模具预热温度为3(TC，控制应变量为0.8，用含MoS2的润滑脂作润滑 剂，挤压速度为5mm/s。采用上述工艺等通道转角挤压加工后合金出现开裂现象。
实施例12 : 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金 (Al-6.86Zn-1.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为400°C ，挤压模具预热温度为25°C ，应变量 为0.6，用含Mo^的润滑脂作润滑剂，挤压速度为25mm/s。采用上述工艺等通道转角挤 压加工后合金出现开裂现象。 实施例13 : 将棒状、片状或带状铸态7000系铝合金 (Al-6.86Zn-l.22Mg-1.68Cu)，合金预热温度为30°C (略高于常温)，挤压模具预热温度为 30°C，应变量为0.6，用含MoS2的润滑脂作润滑剂，挤压速度为20mm/s。采用上述工艺 等通道转角挤压加工后合金出现严重断裂现象。 从实施例l-5可以看出，只有当合金预热温度、挤压模具预热温度、应变量及挤 出速度满足本发明的范围才能加工出符合要求的合金。从实施例6-13可看出，只要合金预热温度、挤压模具预热温度、应变量及挤出速度中任一项不满足要求，均会出现挤出 后发生断裂无法使用的现象。
由此可见，本发明的各参数的配合相当重要。 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法，其特征是首先将铸态铝合金预热至400～500℃，然后将达到预热温度的铸态铝送入已预热至30～400℃的等通道转角挤压模具中进行挤压，控制挤压模具的应变量为0.4～0.7，挤压速度为10～50mm/s。
全文摘要
一种提高7000系铸态铝合金组织和性能的等通道转角挤压加工方法，其特征是首先将铸态铝合金预热至400～500℃，然后将达到预热温度的铸态铝送入已预热至30～400℃的等通道转角挤压模具中进行挤压，控制挤压模具的应变量为0.4～0.7，挤压速度为10～50mm/s。本发明具有方法简单，易于实现的优点。
文档编号B21C23/00GK101690957SQ20091023293
公开日2010年4月7日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者吴桂潮, 张增雷, 房士义, 王宏宇, 王彬, 许晓静 申请人:江苏大学