一种具有超塑性的高强韧高固溶镁含量铝合金的制备方法与流程

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种具有超塑性的高强韧高固溶镁含量铝合金的制备方法。

背景技术：

铝镁合金作为工业应用中最广泛的一类有色金属结构材料，具有密度低、比强度高等优点。近年来，采用等通道转角挤压制备高强度铝镁合金的研究逐渐增多。但是，由于所获得的细晶铝镁合金通常具有较弱的加工硬化能力，因而韧性较低，进而限制其广泛应用。而且目前，对大变形二元铝镁合金的高温超塑性的研究也比较少，主要工作集中在低固溶镁含量(≤3wt％)铝合金室温性能的研究。造成这一情况的原因在于以下两点：首先，低固溶镁含量铝合金在高温变形时热稳定差，极易发生晶粒长大，不利于超塑性的产生。其次，高固溶镁含量铝合金在大变形时极易产生裂纹，阻碍研究进行。本发明给出一种高强韧性及超塑性高固溶镁含量铝合金的制备方法，制备的合金具有多尺度混晶组织。室温变形时，通过细晶与粗晶间的协调变形，有效的解决合金强韧性同时提高难的问题。同时，变形过程中引入大量空位，使得镁原子在晶界处偏析，因而有效的抑制初期高温变形中晶粒长大，同时，又可促进高温变形过程中第二相的析出，最终促进超塑性产生。该方法工艺简单、可靠，易于推广，非常适用于制备具有高强韧性及超塑性的难变形高固溶铝镁合金，同时适用于其他难变形镁合金及复合材料等。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种工艺可靠，易操作的用于制备具有超塑性的高强韧高固溶镁含量铝合金的制备方法，该发明显著提高了高固溶铝镁合金的变形量。

本发明的技术方案是：一种具有超塑性的高强韧高固溶镁含量铝合金的制备方法，

该制备方法包括高温均质化处理和退火辅助等通道转角挤压两个步骤，具体步骤如下：

(1)高温均质化处理：将高固溶镁含量铝-镁合金铸锭置于加热炉，在400-600摄氏度保温2-5小时，进行均质化处理；

(2)退火辅助等通道转角挤压：室温条件下，将试样放进等通道转角挤压模具进行2-3道次变形，采用bc路径，每道次应变量约为1；将经选定道次的挤压样品放在加热炉中进行中间退火处理，温度250-400摄氏度，时间30-650秒，后水淬至室温；

(3)重复前述过程直至总应变量大于等于4，最终，获得具有多尺度的混晶组织。

优选的，步骤(1)所述的bc路径是指每挤压完一道次，将试样以顺时针或逆时针旋转90度再进行下一道次挤压；所述的高温均质化处理温度为450-550摄氏度，时间为3-4小时。

优选的，步骤(2)所述的中间退火温度为275-350摄氏度，时间为60-600秒；所述的总应变量达4-7。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明的目的是提供了一种工艺简单可靠、易操作的用于制备具有超塑性的高强韧高固溶镁含量铝合金的制备方法。该制备方法显著提高了高固溶镁含量铝合金的大变形成形能力，且所制备的铝合金具有多尺度混晶组织，同时提高了室温强韧性和高温超塑性。主要具备以下优点：

1)该制备方法采用高固溶二元铝镁合金，价格低廉，且成分简单，为后续金属的回收利用提供可能；

2)该制备方法采用室温等通道转角挤压工艺，有效地避免晶粒长大；且在挤压过程中引入大量空位促进镁原子运动到晶界处，形成偏析，因而有效的抑制初期高温变形中晶粒长大，同时，又可促进高温变形过程中第二相的析出，最终促进超塑性变形；

3)该制备方法采用大变形结合中间退火，有效地促进大变形铝合金的部分再结晶，去除材料在变形过程中产生的内应力，减少变形开裂，提高材料的加工变形能力；

4)该制备方法亦可用于制备难变形镁合金及复合材料等。

附图说明

图1等通道转角挤压后的铝合金混晶结构组织

图2高温拉伸后的铝合金组织

具体实施方式

一种工艺简单可靠、易操作的用于制备具有超塑性的高强韧高固溶镁含量铝合金的制备方法。该制备方法显著提高了高固溶镁含量铝合金的大变形成形能力，且所制备的铝合金具有多尺度混晶组织，同时提高了室温强韧性和高温超塑性。

实施例一

(1)高温均质化处理：将高固溶镁含量的al-5mg合金铸锭置于加热炉，在500摄氏度保温3小时，进行均质化退火处理；

(2)退火辅助等通道转角挤压：室温条件下，将上述步骤(1)均质处理的al-5mg合金铸锭放进等通道转角模具中进行2道次变形(采用路径bc)，350摄氏度下保温60秒后水淬直至室温，再重复前述挤压及退火工艺，最后进行挤压2道次变形。综上，共进行6道次变形。

实施例二

(1)高温均质化处理：将高固溶镁含量的al-7mg合金铸锭置于加热炉，在500摄氏度保温3小时，进行均质化退火处理；

(2)退火辅助等通道转角挤压：室温条件下，将上述步骤(1)均质处理的al-7mg合金铸锭放进等通道转角挤压模具中挤压至2道次(采用路径bc),300摄氏度下保温120秒后水淬直至室温，再进行2道次变形。综上，共进行4道次变形。

实施例三

(1)高温均质化处理：将高固溶镁含量的al-7mg合金铸锭置于加热炉，在500摄氏度保温3小时，进行均质化退火处理；

(2)退火辅助等通道转角挤压：室温条件下，将上述步骤(1)均质处理的al-7mg合金铸锭放进等通道转角模具中进行2道次变形(采用路径bc)，300摄氏度下保温120秒后水淬直至室温，再进行3道次变形。综上，共进行5道次变形。

实施例四

(1)高温均质化处理：将高固溶镁含量的al-7mg合金铸锭置于加热炉，在500摄氏度保温3小时，进行均匀化退火处理；

(2)退火辅助等通道转角挤压：室温条件下，将上述步骤(1)均质处理的al-7mg合金铸锭放进等通道转角模具中进行2道次变形(采用路径bc)，300摄氏度下保温120秒后水淬直至室温，再进行前述挤压及退火处理，最后进挤压2道次变形。综上，共进行6道次变形。

实施例五

(1)高温均质化处理：将高固溶镁含量的al-7mg合金铸锭置于加热炉，在500摄氏度保温3小时，进行均质化退火处理；

(2)退火辅助等通道转角挤压：室温条件下，将上述步骤(1)均质处理的al-7mg合金铸锭放进等通道转角模具中进行2道次变形(采用路径bc)，300摄氏度下保温120秒后水淬直至室温，再进行前述挤压及退火处理，而后在挤压1道次变形后以275摄氏度保温10分钟，接着水淬直至室温，最后再次行1道次变形。综上，共进行7道次变形。

按照本发明方案制备出的高固溶镁含量铝镁合金，如al-5mg、al-7mg合金，同时具有高强韧性及超塑性，主要制备参数见下表。经参数优化后，经4道次等通道角挤压结合中间退火处理后，制备出了具有多尺度混晶组织的al-7mg合金，该合金在室温下抗拉强度约为572mpa，屈服强度约为486mpa，断裂伸长率为19％，且在高温变形时具有超塑性，断裂伸长率达到523％，与传统工艺制备的二元铝镁合金相比，具有很好的超塑性。