专利名称：一种高强高韧性gh2132棒丝材的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于新型铝合金材料领域，具体涉及一种高强高韧性GH2132棒丝材的生
产工艺。
背景技术：
作为一种具有良好的抗松弛性能和抗氧化、耐腐蚀性能的GH2132棒丝材，已被广泛应用于航空紧固件。国外先进国家(如美国等)航空紧固件GH2132的强度早已达到llOOMPa，而国内GH2132合金棒材室温拉伸性能使用GB/T 14997-94，其中抗拉强度O b=931MPa, O s=617MPa, 8 =20%, v =40%。与十几年前 GB177-82 (其中 o b = 930MPa，6 =20%, ￥=40%)基本相同，国内必须提高其强度标准，使航空飞行的安全性和使用条件更加符合时代的发展。大量的研究表明，GH2132棒丝材变形后进行热处理时很容易发生晶粒长大和碳化物的析出，这些现象都会导致强度和塑性的同时下降，因此冷变形后GH2132棒丝材合理的热处理制度决定着其棒材的机械性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度级别IlOOMPa以上的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，该工艺生产出的GH2132棒丝材晶粒度能达到10级以上，Y '强化相的大小和分布随着热处理参数发生变化。本发明提供了一种高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，通过真空感应炉和电渣重熔冶炼，然后以变形工艺和热处理相结合的工艺生产GH2132棒丝材。本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述变形工艺是锻造开坯、热轧以及冷拔相结合的工艺。本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述锻造开坯和热轧的加热温度为1140°C ±10°C，停锻和停轧温度高于900°C。本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，冷拔前必须进行940 IOOO0C (优选为950°C ±10°C)固溶处理；冷拔后进行热处理制度。本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述热处理制度有两种一是固溶+时效制度；二是直接时效制度。本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述固溶+时效制度为9000C ±10°C 固溶 2. 5h，油冷，720°C ± 10°C，16h + 660°C ± 10°C，16h 空冷，保证 8 > 22%时，抗拉强度能达到1200MPa。本发明提供的高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，所述直接时效制度为6800C ±10°C直接时效，保证5 > 12%时，抗拉强度能达到1400MPa。本发明工艺生产GH2132棒材是通过细化晶粒组织和控制强化相Y '析出进行的，加工和热处理方式简单、普遍，适用性广，工艺稳定，可用于一般企业大批量直接生产。该工艺生产的GH2132棒丝材抗拉强度G b > 1200MPa，远远大于工程指标llOOMPa，是一种安全系数极高的航空紧固件用棒材。
图I为GH2132合金热轧后固溶的金相组织；GH2132合金热轧后直接在空气中冷却，会析出Y y、n及碳化物等，而固溶能将这些析出相重溶到Y奥氏体基体中，其室温组织为等轴晶的单相的、奥氏体。图2为GH2132合金固溶后冷拔的扫描照片；GH2132合金经过冷拔后晶粒会发生变形，随着冷变形量的增大，冷变形后的晶粒组织发生变形程度越大，晶粒数量也越多，即加工硬化程度也越大。图3为GH2132合金冷拔后经过固溶+时效制度处理后的扫描图像；GH2132合金冷变形后经过900°C ±10°C固溶2. 5h后，晶粒发生回复和再结晶的程度到达极限值，为等 轴晶，同时2. 5h固溶时间也为时效充分析出Y '相作好了准备。白色小质点为Y '析出相，分为大颗粒状和弥散小质点，保证合金具有良好的综合性能，一般来说，冷变形后合金的机构稳定性变差，二级时效比一级时效更有利于合金性能的稳定性，第一次时效应在比通常采用的时效温度较高的温度下进行，随后在比通常时效温度较低的温度下进行第二次时效。第一次时效可使析出相Y '聚集长大，并逐渐颗粒化，从而使合金的塑性、韧性得到提高，缺口的敏感性下降。然后在低的温度下进行第二次时效，增加Y '相的析出量，并改善其分布，使合金的屈服强度得到提高。图4为GH2132合金冷拔后经过直接时效制度处理后的扫描图像；GH2132合金冷变形后680°C ±10°C直接时效后，晶粒会发生回复和再结晶，这方面会促使强度的降低和塑性的降低，与此同时，会析出白色质点相，这会促使强度的提高和塑性的降低，通过回复和再结晶、Y'相析出这两方面的双重的作用，最终能得到优异的综合性能。
具体实施例方式以下实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。实施例一、材料熔炼本实验所用的GH2132合金是经真空感应炉和电渣重熔冶炼的，首先经真空感应炉冶炼成0190锭子，然后再以0190合金作自耗电极，经电渣重熔到0300的结晶器。二、锻造和热轧将电渣重熔后的钉子在1140°C进行均匀化处理，空冷，锻造开坯成170X170的方坯，之后在1140°C保温后热轧成0 37的棒材，然后在1080°C均匀化保温后热轧成0 9的盘条。三、冷拔丝材盘圆在950°C退火I. 5h后，在拔丝机进行冷拔，累积变形量不超过80%。四、热处理冷拔后的丝材可以通过两种热处理制度进行强化，一是固溶+时效制度9000C ±10°C 固溶 2. 5h，油冷，720°C ± 10°C，16h + 660°C ± 10°C，16h 空冷；二是直接时效制度680°C ±10°C直接时效。
实施例IGH2132丝材经过冶炼、热加工、冷拔变形量为33%，分别进行两种强化热处理后的室温拉伸性能见表I :表1GH2132合金的室温拉伸性能
权利要求
1.一种高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于通过真空感应炉和电渣重熔冶炼，然后以变形工艺和热处理相结合的工艺生产GH2132棒丝材。
2.按照权利要求I所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于所述变形工艺是锻造开坯、热轧以及冷拔相结合的工艺。
3.按照权利要求2所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于所述锻造开坯和热轧的加热温度为1140°C ±10°C，停锻和停轧温度高于900°C。
4.按照权利要求2所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于冷拔前必须进行940 1000°C固溶处理。
5.按照权利要求4所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于冷拔前必须进行950°C ±10°C固溶处理。
6.按照权利要求2所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于冷拔后进行热处理制度。
7.按照权利要求6所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于所述热处理制度有两种一是固溶+时效制度；二是直接时效制度。
8.按照权利要求7所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于所述固溶+ 时效制度为900° C±10°C 固溶 2.5h，油冷，720°C ±10°C，16h + 660°C ±10°C，16h 空冷。
9.按照权利要求7所述高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，其特征在于所述直接时效制度为680°C ±10°C直接时效。
全文摘要
本发明涉及一种高强高韧性GH2132棒丝材的生产工艺，该工艺通过真空感应炉和电渣重熔冶炼，然后以变形工艺和热处理相结合的工艺生产高强高韧性GH2132棒丝材。该GH2132棒丝材的强度可以通过设定热处理制度进行控制，且随着对塑性的不同要求，所相应的强度也会发生变化。此工艺生产GH2132棒材是通过细化晶粒组织和控制强化相γˊ析出进行的，加工和热处理方式简单、普遍，适用性广，工艺稳定，可用于一般企业大批量直接生产。该工艺生产的GH2132棒丝材抗拉强度σb＞1200MPa，远远大于工程指标1100MPa，是一种安全系数极高的航空紧固件用棒材。
文档编号C21D8/06GK102719642SQ20121020882
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者孔凡亚, 陈亚文, 陈琪 申请人:中国科学院金属研究所