一种轧制高强硬铝合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及高强硬铝合金的乳制方法，在板带材生产过程中，通过施加一定 磁场，优化乳制流程，可以同步提高乳制产品的效率和质量。
【背景技术】
[0002] 铝板带是我国快速发展的第三个大品种，2001年铝板材、带材产能只有95. 2、61 万吨，到2009年分别达到523、419万吨；从目前的发展情况看，高精铝板带的发展，发展势 头很强劲，特点是设备更加现代化，产能规模一般都在25万吨/年以上，但是，发达铝工业 国家，如美国、德国、日本等在铝加工业中，铝乳制材与铝挤压型材的比例为6. 5比3. 5,而 中国正好相反，到2010年也只达到4. 4比5. 6,铝板带产量规模国内外相差21个百分点，这 种差别主要表现在高精板带上；此外，国内先进的铝产品乳制设备大多数来自国外，而国外 先进乳制技术也相对保密，严重限制了我国铝产品国际化的发展趋势，这就需要我们自主 创新，研发新的乳制方法，生产高质量产品；在高精板带材生产过程中，高强硬铝合金的乳 制尤为困难，能耗高，乳制产品质量差，远远达不到铝箱的厚度，限制了高强硬铝合金的应 用，开发高强硬铝合金的乳制新方法已经非常重要。
[0003] 目前，为获取薄板材，常采用双层挤压，但是得到的产品只有一面光滑，获得的薄 板并不平整，产品缺陷较多，后续加工过于繁琐。
[0004] 普通乳制过程中，总变形量达到60%-80%时，就会出现乳制困难，消耗功率很高， 难以继续乳制，无法实现超薄产品的乳制，需要多次退火来解决加工硬化问题，工序复杂。
[0005] 普通乳制过程中，材料内部本身存在由于各种缺陷引起的应力会造成应力局部增 高的现象，如果在基体与异质相颗粒周围形成应力集中，会使得界面拉开或者颗粒折断而 形成微孔，这些微孔扩大和连接造成了材料的断裂，但在脉冲强磁场作用下，可促进材料内 部结构的均匀化，加速应力的释放，避免应力集中引起材料断裂。
[0006] 磁场作为一种重要的物理场在调控材料组织结构领域得到了日益广泛的应用；将 磁场与传统生产方法相结合，可以制备新材料、开发新方法从而得到性能更优的产品，其 中，磁场热处理是前沿热点问题之一，具有广阔的创新空间；由于稳恒强磁场设备复杂、维 护运行成本高，难以在工业生产中广泛应用，而以目前的技术，要获得脉宽lms-ls、强度低 于50T的脉冲磁场并不困难，同时，脉冲磁场装备简单、能量密度大、运行成本低廉，具有广 泛的工业应用前景。
[0007] 因此，本项发明旨在利用强脉冲磁场来优化高强硬铝合金的乳制方法，从而解决 高强硬铝合金乳制过程中无法实现超薄、乳制后期易出现裂纹、乳制产品缺陷多、乳制功耗 大的难题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是解决目前高强硬铝合金乳制过程中存在的问题，提出了一种高效 乳制高强硬铝合金的新方法，实现本发明的技术方案是：在铝合金乳制的同时，在乳制区域 施加脉冲强磁场，利用强磁场降低材料的变形抗力，提高材料的变形性能，同时优化材料的 组织和性能，具体为：待乳坯料通过前导卫后，进入强磁场的区域，在强磁场中通过乳制辊 进行乳制，乳制辊安置在强磁场的中心区域，乳制后的铝合金材料经后导卫，然后用卷筒卷 取，其中，乳制辊安置在强磁场的中心区域，乳制辊为无磁性不锈钢材料。
[0009] 本发明涉及高强硬铝合金的乳制新方法，即在乳制过程中配合适当的温度、乳制 速率和磁感应强度，从而降低乳制能耗，获取更优性能、更薄的产品，简要乳制方法步骤如 下： 1、开始乳制前，首先对铝合金进行预热，针对不同成分的铝合金采用不同的加热温度， 加热温度要低于铝合金的再结晶温度，一般采用350°C_550°C的高温加热，铝成品加热到 恒定温度后，进入带有磁场的乳机中，为了避免粘铝，在乳制过程中，应采用润滑剂和必要 的冷却设施。
[0010] 2、在乳制过程中施加强磁场，根据变形量和变形程度，配合适当的磁感应强度；开 始乳制时施加较小的磁感应强度，保证乳制的稳定进行；随着乳制的进行，材料的变形程度 增大，磁感应强度应不断增大以加快材料内部结构的调整；稳定乳制后，根据乳制温度和压 下量来确定合适的磁感应强度，磁场的强弱应足以破坏具有一定择优取向的形变织构，便 于塑性变形的继续进行，同时，由于磁场作用存在一个"后效应"，在磁场关闭后的几十秒 内，位错仍在运动，为了充分利用磁场能，节约生产成本，使得位错有足够的时间进行攀移 和交滑移，采用脉宽为500ms-ls的脉冲磁场；位错相互抵消和重排进行得更充分，取向差 较小的亚晶发生合并，亚晶尺寸增大，逐渐形成完整的再结晶晶粒，加工硬化得到消除或部 分消除。
[0011] 3、乳制过程包括热粗乳阶段和热精乳阶段，在热粗乳阶段，乳制温度为500°C以 上时，压下量为7. 5%-50%，磁感应强度为8T-20T，乳制速率为I. 5m/s-4m/s;乳制温度为 350°C_500°C时，压下率为5%-30%，磁感应强度为20T-40T，乳制速率为2. 5m/s-4. 5m/s; 热精乳阶段中，当乳制温度为400°C以上时，压下量为30%-200%，磁感应强度为20T-30T， 乳制速率为lm/s-7m/s;当乳制温度为250°C_400°C时，压下量为5%-70%，磁感应强度为 30T-40T，乳制速率为 2. 5m/s-6m/s。
[0012] 4、乳制得到规定厚度的产品后，将产品进行风冷处理，待温度降低到200°C以下， 对板带材进行矫直处理。
[0013] 本发明的优点包括： 主要涉及高强硬铝合金的乳制新方法，即在普通乳机上添加强磁场发生装置，从而实 现乳制过程中应力场和强磁场的共同作用，应力场提供载荷碾压板带材，磁场起到协同作 用，便于更高效地进行乳制，实现了一种乳制新方法；采用强磁场下乳制，单道次乳制变形 量可达70%以上而不出现微裂纹。
[0014] 本发明的主要特点是发挥磁场在材料塑性加工中的重要作用，主要体现在以下几 占. 第一，加快乳制速度，提高生产效率，在乳制的后续阶段，往往由于材料出现加工硬化 而难以乳制，单道次压下量大大减少，乳制速率明显降低；在磁场作用下