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      一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法

      文檔序號:3325880閱讀:894來源:國知局
      一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋁合金板材的生產(chǎn)方法,包括以下步驟:首先將鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理,再冷卻后,得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠;所述鋁合金鑄錠的鎂質(zhì)量分數(shù)為4.0%~4.9%;然后將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱,進行第一次預留變形量熱軋,得到中間鋁合金板材;最后將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋,得到鋁合金板材。本發(fā)明提供的鋁合金板材的生產(chǎn)方法,尤其適用于5xxx系船用鋁合金板材的生產(chǎn)方法,特別針對5xxx系鋁合金板材中的5083鋁合金的H116狀態(tài),該方法生產(chǎn)的鋁合金板材具有較好的耐腐蝕性能和力學性能。
      【專利說明】一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法

      【技術領域】
      [0001] 本發(fā)明屬于金屬材料【技術領域】,尤其涉及一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法。

      【背景技術】
      [0002] 鋁合金是一種以鋁為基的合金,主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅和錳。鋁合金是工業(yè) 中應用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料。目前,鋁合金板材是鋁合金型材中較為主要的一 種,其生產(chǎn)方法是通過鋁合金或者直接冷鑄成錠塊,或者連續(xù)澆鑄成厚帶材,接著熱軋成預 定厚度,再用一道單獨的工序?qū)Р睦滠堉磷罱K厚度后,進行熱處理工藝,以提高鋁合金板 材的力學性能,耐腐蝕性能,并改善其加工性能,獲得尺寸的穩(wěn)定性。
      [0003] 鋁合金板材的熱處理工藝可分為退火處理、固溶處理、時效處理和冷熱循環(huán)處理。 退火過程中固溶體發(fā)生分解,第二相質(zhì)點發(fā)生聚集,可以消除鑄件的內(nèi)應力,穩(wěn)定鑄件尺 寸,減少變形,增大鑄件的塑性。固溶熱處理指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持,使得在 熱軋和冷軋過程中,從母體合金中沉淀出來的所有可溶性合金成分溶解成固溶體,快速冷 卻以得到過飽和固溶體的熱處理工藝,可提高合金的強度和塑性,改善合金的耐腐蝕性能。 時效處理進行著過飽和固溶體分解的自發(fā)過程,從而使合金基體的點陣恢復到比較穩(wěn)定的 狀態(tài)。冷熱循環(huán)處理可引起固溶體點陣收縮和膨脹,使各相的晶格發(fā)生了少許位移,使第 二相質(zhì)點處于更加穩(wěn)定的狀態(tài),從而提高合金尺寸的穩(wěn)定性,適于精密零件的制造。
      [0004] 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,鋁合金板材在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè) 中已大量應用,尤其是近些年,伴隨著全球經(jīng)濟一體化,航運物流快速發(fā)展,而航運業(yè)帶動 造船業(yè)的蓬勃發(fā)展,基于國內(nèi)、國際船舶市場需求,作為造船業(yè)的主要材料之一的鋁合金板 材,下游造船廠家對其需求量和質(zhì)量要求一直在逐步提升。船用鋁合金板材要求采用中等 強度并擁有良好抗腐蝕性能的特殊鋁合金板材,并且根據(jù)其使用特點可分為與海水接觸和 不與海水接觸兩種,而與海水接觸船用板材要嚴格控制其耐剝落腐蝕性能和晶間腐蝕性 能。在眾多鋁合金的牌號中,船用鋁合金均為5 XXX合金,主要元素為鎂,鎂含量為3%? 5%,又可稱為鎂合金,具有密度低??估瓘姸雀?、延伸率高等優(yōu)點。5 XXX系合金H32UH116 狀態(tài),是目前應用最為廣泛的船用鋁合金板材的材料之一。
      [0005] 但由于國外技術保密、國內(nèi)船舶用鋁合金產(chǎn)品研究缺乏系統(tǒng)性造成差距,國內(nèi)制 造的5XXX系船用鋁合金的性能、品種規(guī)格、生產(chǎn)水平尚不能完全滿足船體材料使用要求, 尤其是5 XXX系鋁合金板材中的5083鋁合金的Hl 16狀態(tài)更是從未系統(tǒng)的進行研究開發(fā),其 力學性能和抗腐蝕性能還有待進一步的提高。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006] 有鑒于此,本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法, 尤其是一種適用于5 XXX系船用鋁合金板材的生產(chǎn)方法,本方法生產(chǎn)的鋁合金板材具有較 好的耐腐蝕性能和力學性能。
      [0007] 本發(fā)明提供一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法,其特征在于,包括以下步驟:
      [0008] A)將鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理,再冷卻后,得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠; 所述鋁合金鑄錠的鎂質(zhì)量分數(shù)為4. 0%?4. 9% ;
      [0009] B)將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱,進行第一次預留變形量熱軋,得到中間鋁 合金板材;
      [0010] C)將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋,得到鋁合金板材。
      [0011] 優(yōu)選的,所述均勻化熱處理的溫度為425°c?565°C ;所述均勻化熱處理的時間為 15?20小時。
      [0012] 優(yōu)選的,所述冷卻為自然冷卻;所述冷卻后的溫度為260?350°C。
      [0013] 優(yōu)選的,所述步驟B)中加熱的溫度為450°C?470°C。
      [0014] 優(yōu)選的,所述第一次預留變形量熱軋中,預留變形量為50%?70%。
      [0015] 優(yōu)選的,所述第一次預留變形量熱軋的溫度為260°C?350°C。
      [0016] 優(yōu)選的,所述第二次熱軋的溫度為小于等于280°C。
      [0017] 優(yōu)選的,所述第一次預留變形量熱軋中,所述熱軋的道次為5?10個;所述第二次 熱軋中,所述熱軋的道次為5?10個。
      [0018] 優(yōu)選的,所述鋁合金板材的厚度> 10. 0mm。
      [0019] 優(yōu)選的,所述錯合金板材為5083合金Hl 16態(tài)錯合金板材。
      [0020] 本發(fā)明提供了一種鋁合金板材的生產(chǎn)方法,該方法將鎂質(zhì)量分數(shù)為4.0%? 4. 9%的鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理,再冷卻后,得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠;再將 均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱,進行第一次預留變形量熱軋,得到中間鋁合金板材;最后 將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋,得到鋁合金板材。與現(xiàn)有技術5083合金相比,首 先,本發(fā)明將鎂元素的成分控制在4.0%?4. 9%,可減少第二相β相沿晶界、亞晶界析出 的可能,降低了合金的腐蝕敏感性;其次,通過第一次大變形量軋制及兩次軋制工藝的配 合,提高了鋁合金板材的力學性能和抗腐蝕性能;再次,對鑄錠均勻化熱處理的溫度和冷卻 方式的配合,使合金的內(nèi)部組織得到改善,消除鋁合金鑄錠組織及成分不均勻的現(xiàn)象,提高 合金的塑性變形能力。本發(fā)明提供的鋁合金板材的生產(chǎn)方法,尤其適用于5 ΧΧΧ系船用鋁合 金板材的生產(chǎn)方法,特別針對5χχχ系鋁合金板材中的5083鋁合金的Η116狀態(tài),該方法生 產(chǎn)的鋁合金板材具有較好的耐腐蝕性能和力學性能。實驗結(jié)果表明,本發(fā)明制備的鋁合金 板材抗拉強度大于等于320MPa。屈服強度大于等于223MPa,晶間腐蝕小于等于lOmg/cm 2, 剝落腐蝕等級為N?PB級。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0021] 圖1為本發(fā)明實施例1中鋁合金鑄錠的金相照片;
      [0022] 圖2為本發(fā)明實施例1中均勻化熱處理后的鋁合金鑄錠的金相照片。

      【具體實施方式】
      [0023] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出,對于本【技術領域】的普通技術人 員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
      [0024] 本發(fā)明提供了一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法,包括以下步驟:A)將鋁合金鑄錠 進行均勻化熱處理,再冷卻后,得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠;所述鋁合金鑄錠的鎂質(zhì)量 分數(shù)為4.0%?4.9% ;B)將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱,進行第一次預留變形量熱 車L,得到中間鋁合金板材;C)將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋,得到鋁合金板材。
      [0025] 本發(fā)明所有原料,對其來源沒有特別限制,在市場上購買的或按照本領域技術人 員熟知的常規(guī)方法制備的即可。
      [0026] 本發(fā)明所有原料,對其純度沒有特別限制,本發(fā)明優(yōu)選采用分析純。
      [0027] 本發(fā)明首先將鎂質(zhì)量分數(shù)為4. 0 %?4. 9 %的鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理,再 冷卻后,得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠;所述鎂的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為4. 0 %?4. 9%,更優(yōu) 選為4. 3 %?4. 7 %,更優(yōu)選為4. 6 %?4. 9 %,最優(yōu)選為4. 4 %?4. 8 %;所述均勻化熱處理 的溫度為425°C?565°C,優(yōu)選為450°C?550°C,更優(yōu)選為480°C?520°C;所述均勻化熱處 理的時間優(yōu)選為15?20小時,更優(yōu)選為16?19小時,最優(yōu)選為17?18小時;所述冷卻 優(yōu)選為自然冷卻;所述冷卻后的溫度優(yōu)選為260?350°C,更優(yōu)選為280?320°C;本發(fā)明對 所述鋁合金鑄錠沒有特別限制,以本領域技術人員熟知的用于制備5系鋁合金板材的鋁合 金鑄錠即可;本發(fā)明對所述均勻化處理的方法沒有特別限制,以本領域技術人員熟知的均 勻化處理方法即可;本發(fā)明對所述冷卻的其他條件沒有特別限制,以本領域技術人員熟知 的冷卻條件即可;本發(fā)明采用特定溫度和時間下的均勻化熱處理,搭配自然冷卻,作為合金 進行變形前的重要過程,可以明顯改善鑄態(tài)合金中的元素偏析現(xiàn)象,消除共晶組織,減少合 金在變形過程中的應力集中點,提高合金的塑性變形能力,為強化相在隨后的時效過程中 沉淀析出做準備。
      [0028] 本發(fā)明然后將上述均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱,進行第一次預留變形量熱 車L,得到中間鋁合金板材;所述步驟B)中加熱的溫度為450°C?470°C,更優(yōu)選為455°C? 465°C,最優(yōu)選為458°C?462°C ;本發(fā)明中優(yōu)選采用大變形量軋制工藝,所述第一次預留變 形量熱軋中,預留變形量優(yōu)選為50 %?70 %,更優(yōu)選為55 %?65 %,最優(yōu)選為57 %?63 %; 所述熱軋的道次優(yōu)選為5?10個,更優(yōu)選為6?9個,最優(yōu)選為7?8個;本發(fā)明對所述熱 軋的其他條件沒有特別限制,以本領域技術人員熟知的軋制方法進行;所述熱軋的溫度為 260°C?350,優(yōu)選為280°C?330°C,更優(yōu)選為300°C?310°C ;本發(fā)明通過熱軋,鋁合金獲 得較大的變形,得到中間鋁合金板材。
      [0029] 本發(fā)明將上述步驟得到的中間鋁合金板材進行第二次熱軋,得到鋁合金板材;本 發(fā)明得到中間鋁合金板材后,可以優(yōu)選無需冷卻直接進行第二次熱軋;所述中間鋁合金板 材的溫度優(yōu)選為小于等于280°C,更優(yōu)選為小于等于260°C,最優(yōu)選為小于等于220°C ;所述 第二次熱乳中,所述熱乳的道次優(yōu)選為5?10個,更優(yōu)選為6?9個,最優(yōu)選為7?8個; 本發(fā)明對所述第二次熱軋的其他條件沒有特別限制,以本領域技術人員熟知的軋制方法進 行。
      [0030] 本發(fā)明經(jīng)過上述步驟得到了鋁合金板材,所述鋁合金板材的厚度優(yōu)選大于等于 10. Omm,更優(yōu)選為大于等于12. Omm,更優(yōu)選為大于等于12. Omm且小于等于20. Omm ;所述錯 合金板材優(yōu)選為5083合金,更優(yōu)選為5083合金H116態(tài)錯合金板材。本發(fā)明將鎂兀素的成 分控制在4.0%?4. 9%,可減少第二相β相沿晶界、亞晶界析出的可能,降低了合金的腐 蝕敏感性;其次,通過第一次大變形量軋制及兩次軋制工藝的配合,提高了鋁合金板材的力 學性能和抗腐蝕性能;再次,對鑄錠均勻化熱處理的溫度和冷卻方式的配合,使合金的內(nèi)部 組織得到改善,消除鋁合金鑄錠組織及成分不均勻的現(xiàn)象,提高合金的塑性變形能力,進而 滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能的使用要求。
      [0031] 本發(fā)明對上述步驟制備的鋁合金板材進行性能檢測,實驗結(jié)果表明,本發(fā)明制備 的鋁合金板材抗拉強度能夠達到335MPa。屈服強度能夠達到235MPa,晶間腐蝕最小能夠達 到4mg/cm2,剝落腐蝕等級最高為N?PA級
      [0032] 為了進一步說明本發(fā)明,以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種鋁合金板材的生產(chǎn) 方法進行詳細描述。
      [0033] 以下實施例中所用的試劑及鋁合金鑄錠均為市售。
      [0034] 實施例1
      [0035] I. 1將鎂元素質(zhì)量分數(shù)為4. 1 %的5083鋁合金鑄錠在均熱溫度為460°C的條件下 進行均勻化熱處理,15小時后再開始冷卻,冷卻到280°C后,得到均勻化熱處理后的鋁合金 鑄錠。
      [0036] 參見圖1和圖2,圖1為本發(fā)明實施例1中鋁合金鑄錠的金相照片;圖2為本發(fā)明 實施例1中均勻化熱處理后的鋁合金鑄錠的金相照片,由圖1和圖2可知,經(jīng)過本發(fā)明的均 勻化熱處理后的鋁合金鑄錠,均勻化處理后第二相所占面積百分比明顯降低,均勻化熱處 理工藝對第二相的控制較好,未見晶間疏松缺陷,高倍組織中第二相組織充分溶解,剩余難 熔相最大尺寸不超過20um,均勻化處理后第二相所占面積百分比為0. 98%。
      [0037] 1. 2將I. 1中得到的均勻化熱處理后的鋁合金鑄錠加熱至460°C,得到加熱后的鋁 合金鑄錠。
      [0038] 1. 3利用大變形量軋制工藝對1. 2中得到的加熱后的鋁合金鑄錠在溫度為280°C 的條件下,預留50 %變形量進行熱軋,得到中間鋁合金板材。
      [0039] 1.4將1.3中得到的中間鋁合金板材在280°C下進行第二次熱軋,得到厚度為 12. Omm的錯合金板材。
      [0040] 根據(jù)GB/T22641-2008對1. 4中得到的鋁合金板材進行測試,測試結(jié)果參見表1,表 1為本發(fā)明制備的5系船用鋁合金板材的性能參數(shù),由表1可知,本發(fā)明制備的鋁合金板材 符合國家標準,滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能和力學性能的使用要求。
      [0041] 實施例2
      [0042] I. 1將鎂元素質(zhì)量分數(shù)為4. 4%的5083鋁合金鑄錠在均熱溫度為510°C的條件下 進行均勻化熱處理,17小時后再開始冷卻,冷卻到300°C后,得到均勻化熱處理后的鋁合金 鑄錠。
      [0043] 1. 2將I. 1中得到的均勻化熱處理后的鋁合金鑄錠加熱至460°C,得到加熱后的鋁 合金鑄錠。
      [0044] 1. 3利用大變形量軋制工藝對1. 2中得到的加熱后的鋁合金鑄錠在溫度為300°C 的條件下,預留60 %變形量進行熱軋,得到中間鋁合金板材。
      [0045] 1.4將1.3中得到的中間鋁合金板材在270°C下進行第二次熱軋,得到厚度為 16. Omm的錯合金板材。
      [0046] 根據(jù)GB/T22641-2008對1. 4中得到的鋁合金板材進行測試,測試結(jié)果參見表1,表 1為本發(fā)明制備的5系船用鋁合金板材的性能參數(shù),由表1可知,本發(fā)明制備的鋁合金板材 符合國家標準,滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能和力學性能的使用要求。
      [0047] 實施例3
      [0048] I. 1將鎂元素質(zhì)量分數(shù)為4. 9%的5083鋁合金鑄錠在均熱溫度為560°C的條件下 進行均勻化熱處理,20小時后再開始冷卻,冷卻到300°C后,得到均勻化熱處理后的鋁合金 鑄錠。
      [0049] 1. 2將I. 1中得到的均勻化熱處理后的鋁合金鑄錠加熱至470°C,得到加熱后的鋁 合金鑄錠。
      [0050] 1. 3利用大變形量軋制工藝對1. 2中得到的加熱后的鋁合金鑄錠在溫度為330°C 的條件下,預留70 %變形量進行熱軋,得到中間鋁合金板材。
      [0051] 1.4將1.3中得到的中間鋁合金板材在280°C下進行第二次熱軋,得到厚度為 20. Omm的錯合金板材。
      [0052] 根據(jù)GB/T22641-2008對1. 4中得到的鋁合金板材進行測試,測試結(jié)果參見表1,表 1為本發(fā)明制備的5系船用鋁合金板材的性能參數(shù),由表1可知,本發(fā)明制備的鋁合金板材 符合國家標準,滿足了船用5系鋁合金板較高的抗腐蝕性能和力學性能的使用要求。
      [0053] 表1本發(fā)明制備的5系船用鋁合金板材的性能參數(shù)
      [0054]

      【權利要求】
      1. 一種5系鋁合金板材的生產(chǎn)方法,其特征在于,包括以下步驟: A) 將鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理,再冷卻后,得到均勻化熱處理的鋁合金鑄錠;所 述鋁合金鑄錠的鎂質(zhì)量分數(shù)為4. 0 %?4. 9 % ; B) 將均勻化熱處理的鋁合金鑄錠加熱,進行第一次預留變形量熱軋,得到中間鋁合金 板材; C) 將所述中間鋁合金板材進行第二次熱軋,得到鋁合金板材。
      2. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述均勻化熱處理的溫度為425°C? 565°C ;所述均勻化熱處理的時間為15?20小時。
      3. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述冷卻為自然冷卻;所述冷卻后的 溫度為260?350°C。
      4. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述步驟B)中加熱的溫度為 450°C ?470°C。
      5. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述第一次預留變形量熱軋中,預留 變形量為50%?70%。
      6. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述第一次預留變形量熱軋的溫度 為 260°C ?350°C。
      7. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述第二次熱軋的溫度為小于等于 280。。。
      8. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述第一次預留變形量熱軋中,所述 熱軋的道次為5?10個;所述第二次熱軋中,所述熱軋的道次為5?10個。
      9. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述鋁合金板材的厚度> 10. 0mm。
      10. 根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)方法,其特征在于,所述鋁合金板材為5083合金HI 16 態(tài)錯合金板材。
      【文檔編號】C22F1/04GK104404411SQ201410777345
      【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權日:2014年12月15日
      【發(fā)明者】王軍, 李偉, 伍彬 申請人:西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司
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