一种超塑性铝合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超塑性铝合金板材，属于铝合金熔炼技术领域，该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：5～10％的Mn，2‑4％的Mg，2～4％的Zn，0.5‑1％的Cu，0.01‑0.1％的Fe，0.01‑0.1％的Si，0.001‑0.01％的Li，0.001‑0.01％的Sb，0.001‑0.01％的Ce，0.001‑0.01％的Gd，0.001‑0.01％的Y，其余为Al。本发明专利技术得到的铝合金板材具有高温超塑性能，板材的横向延伸率可达235～245％，纵向延伸率可达252～264％，能一步成形出形状复杂的工件，而且成形没有回弹，尺寸稳定，加工偏差小于2.2‰，公差与精密机加工相近。此外，该制备方法符合绿色环保加工，能够满足成形变形量更大、形状更复杂的成形需求，并且可以完全替代进口同类产品。

【技术实现步骤摘要】
一种超塑性铝合金板材及其制备方法
本专利技术属于铝合金熔炼
，涉及一种超塑性铝合金板材及其制备方法。
技术介绍
能源、环保、安全是当今世界汽车工业面临的难题，汽车轻量化是降低能源消耗、提高汽车燃油经济性、减少环境污染的有效途径。铝合金作为传统的金属材料，因其密度小、比强度高、耐腐蚀、密度小，抗冲击性能好，易表面着色，良好的加工成形性，以及极高的再回收、再生性等一系列优良特性，成为汽车轻量化的理想料。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铝合金，如具有高强度、高塑性、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铝合金，需求量越来越大。经过几十年的发展，高强度铝合金已形成完整系列，性能趋于稳定，生产方法日益完善，成为材料领域中不可或缺的合金体系。但目前高强度铝合金的塑性较低，一般不能承受较大的变形量，从而使其应用受到较大的限制。许多需要高塑性的重要部件多采用变形铝合金制造。然而变形铝合金虽然具有理想的高塑性，但其加工过程对设备和工装模具要求高，工序多，因此生产周期长，成本很高。相比之下，铸造铝合金具有价格低廉、铸件组织各向同性、容易生产形状复杂的零件，既可以单件生产也可以大批量生产等许多优点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超塑性铝合金板材及其制备方法。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的一种超塑性铝合金板材，该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：5～10％的Mn，2-4％的Mg，2～4％的Zn，0.5-1％的Cu，0.01-0.1％的Fe，0.01-0.1％的Si，0.001-0.01％的Li，0.001-0.01％的Sb，0.001-0.01％的Ce，0.001-0.01％的Gd，0.001-0.01％的Y，其余为Al。进一步的，该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：6％的Mn，3％的Mg，3％的Zn，0.8％的Cu，0.05％的Fe，0.05％的Si，0.004％的Li，0.007％的Sb，0.002％的Ce，0.006％的Gd，0.009％的Y，其余为Al。同时，本专利技术还提供了一种超塑性铝合金板材及其制备方法，包括以下步骤：1)将熔炼炉预热15～25min，向炉内投放纯铝锭，加热至700℃～730℃，熔化后的铝液恒温20～30min；使纯铝锭充分熔化，再向铝液中加入硅、锰依次熔化，随后将温度降至660℃～700℃，将镁完全压入合金液中；2)将剩余的合金的组分加入合金液中，保温20～30min，随后升温至750℃～800℃，将精炼剂加入合金液中，保温30～40min；3)将步骤(2)获得的熔融体降温至660℃～700℃，在熔体中通过惰性气体除气除渣，时间为2h以上；4)在温度为690～710℃、压力为0.16～0.18MPa、速度为25～35mm/min的条件下对铝合金熔液进行铸造，得到铝合金铸锭；5)将铝合金铸锭放入处理炉中加热至450～460℃，保温时间为1～1.5h，出炉水冷，将上述经过处理的铝合金铸锭在2～3GPa的压力下加热到470～480℃，保温20～30min后，断电保压自然冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为2.0～2.2L/min，得到退火后的铝合金铸锭；6)对退火后的铝合金铸锭铣面，然后放入台式炉加热中加热至400～420℃，保温6～8h后进行轧制，得到热轧板；7)将热轧板在温度为170～178℃条件下进行中温卷轧，得到具有超塑性的锰铝合金板材。进一步的，所述的惰性气体为氩气。本专利技术的有益效果在于：本专利技术得到的铝合金板材具有高温超塑性能，板材的横向延伸率可达235～245％，纵向延伸率可达252～264％，能一步成形出形状复杂的工件，而且成形没有回弹，尺寸稳定，加工偏差小于2.2‰，公差与精密机加工相近。此外，该制备方法符合绿色环保加工，能够满足成形变形量更大、形状更复杂的成形需求，并且可以完全替代进口同类产品。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。实施例一本专利技术提供的一种超塑性铝合金板材，该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：5％的Mn，2％的Mg，2％的Zn，0.5％的Cu，0.01％的Fe，0.01％的Si，0.001％的Li，0.001％的Sb，0.001％的Ce，0.001％的Gd，0.001％的Y，其余为Al。其制备方法如下：1)将熔炼炉预热15min，向炉内投放纯铝锭，加热至700℃，熔化后的铝液恒温20min；使纯铝锭充分熔化，再向铝液中加入硅、锰依次熔化，随后将温度降至660℃，将镁完全压入合金液中；2)将剩余的合金的组分加入合金液中，保温20min，随后升温至750℃，将精炼剂加入合金液中，保温30min；3)将步骤(2)获得的熔融体降温至660℃℃，在熔体中通过惰性气体除气除渣，时间为2h以上；所述的惰性气体为氩气。4)在温度为690℃、压力为0.16MPa、速度为25mm/min的条件下对铝合金熔液进行铸造，得到铝合金铸锭；5)将铝合金铸锭放入处理炉中加热至450℃，保温时间为1h，出炉水冷，将上述经过处理的铝合金铸锭在2GPa的压力下加热到470℃，保温20min后，断电保压自然冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为2.0L/min，得到退火后的铝合金铸锭；6)对退火后的铝合金铸锭铣面，然后放入台式炉加热中加热至4000℃，保温6h后进行轧制，得到热轧板；7)将热轧板在温度为170℃条件下进行中温卷轧，得到具有超塑性的锰铝合金板材。实施例二本专利技术提供的一种超塑性铝合金板材，该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：10％的Mn，4％的Mg，4％的Zn，1％的Cu，0.1％的Fe，0.1％的Si，0.01％的Li，0.01％的Sb，0.01％的Ce，0.01％的Gd，0.01％的Y，其余为Al。其制备方法如下：1)将熔炼炉预热125min，向炉内投放纯铝锭，加热至730℃，熔化后的铝液恒温30min；使纯铝锭充分熔化，再向铝液中加入硅、锰依次熔化，随后将温度降至700℃，将镁完全压入合金液中；2)将剩余的合金的组分加入合金液中，保温30min，随后升温至800℃，将精炼剂加入合金液中，保温40min；3)将步骤(2)获得的熔融体降温至700℃，在熔体中通过惰性气体除气除渣，时间为2h以上；所述的惰性气体为氩气。4)在温度为690～710℃、压力为0.18MPa、速度为35mm/min的条件下对铝合金熔液进行铸造，得到铝合金铸锭；5)将铝合金铸锭放入处理炉中加热至460℃，保温时间为1.5h，出炉水冷，将上述经过处理的铝合金铸锭在3GPa的压力下加热到480℃，保温30min后，断电保压自然冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为2.2L/min，得到退火后的铝合金铸锭；6)对退火后的铝合金铸锭铣面，然后放入台式炉加热中加热至420℃，保温8h后进行轧制，得到热轧板；7)将热轧板在温度为178℃条件下进行中温卷轧，得到具有超塑性的锰铝合金板材。实施例三本专利技术提供的一种超塑性铝合金板材，该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：6％的Mn，3％的Mg，3％的Zn，0.8％的Cu，0.05％的Fe，0.05％的Si，0.004％的Li，0.007％的Sb，0.002％的Ce，0.006％的Gd，0.00本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超塑性铝合金板材，其特征在于：该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：5～10％的Mn，2‑4％的Mg，2～4％的Zn，0.5‑1％的Cu，0.01‑0.1％的Fe，0.01‑0.1％的Si，0.001‑0.01％的Li，0.001‑0.01％的Sb，0.001‑0.01％的Ce，0.001‑0.01％的Gd，0.001‑0.01％的Y，其余为Al。

【技术特征摘要】
1.一种超塑性铝合金板材，其特征在于：该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：5～10％的Mn，2-4％的Mg，2～4％的Zn，0.5-1％的Cu，0.01-0.1％的Fe，0.01-0.1％的Si，0.001-0.01％的Li，0.001-0.01％的Sb，0.001-0.01％的Ce，0.001-0.01％的Gd，0.001-0.01％的Y，其余为Al。2.如权利要求1所述的超塑性铝合金板材，其特征在于：该板材是通过以下重量百分数的原料制备而成：6％的Mn，3％的Mg，3％的Zn，0.8％的Cu，0.05％的Fe，0.05％的Si，0.004％的Li，0.007％的Sb，0.002％的Ce，0.006％的Gd，0.009％的Y，其余为Al。3.如权利要求1所述的超塑性铝合金板材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将熔炼炉预热15～25min，向炉内投放纯铝锭，加热至700℃～730℃，熔化后的铝液恒温20～30min；使纯铝锭充分熔化，再向铝液中加入硅、锰依次熔化，随后将温度降至660℃～700℃，将镁完全压入...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔光，王德细，俞开升，陈春喜，于丹，敖四海，王昌明，程国栋，李伟，梁益龙，
申请(专利权)人：贵州航天风华精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52