一种提高铝锂合金薄板强塑性固溶前处理方法及其热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种提高铝锂合金薄板强塑性的固溶前处理方法，对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理，所述固溶前处理的升温的速率为2～15℃/min，所述固溶前处理的升温的初始温度为20～25℃，所述固溶前处理的升温的终止温度为500～510℃。本发明专利技术提供的固溶处理方法，通过对铝锂合金进行2～15℃/min的升温处理，对再结晶晶粒的形态和分布产生影响，影响形成织构组织形态，对综合力学性能的提高，提高强度和塑韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝锂合金
，尤其涉及一种提高铝锂合金薄板强塑性固溶前处理方法及其热处理方法。
技术介绍
金属的强塑性是指材料经过冷加工或者热处理处理后，实现的强度和塑韧性的同时提高。铝锂合金以其低密度和优异的力学性能成为航空航天最理想的结构材料。针对航空航天不同背景的应用需求，分别设计不同性能的铝锂合金是铝锂合金发展方向，例如针对航天工业，研发具有高强度、高弹性模量及良好的焊接性的铝锂合金提高航天工业用材料的综合力学性能或通过结构减重降低铝锂合金密度，降低火箭发射成本、提高推重比，促进航天工业的发展。随着应用需求的发展及冶金技术的提高，铝锂合金已经经历了三个阶段的发展，其中第一阶段时间跨度为20世纪50年代至60年代，以美国研究出的2020合计为代表，2020合金被应用与预警飞机的机翼蒙皮和尾翼水平安定面上，实现了6％的减重，但是塑韧性水平太低；第二阶段时间跨度为20世纪70年代至80年代后期，以1420合金为代表的低密度型、中强耐损伤型和高强型的铝锂合金，但是存在合金各项异性严重且塑韧性水平低的问题；第三阶段始于20世纪90年代，以高强可焊的1460合金、低各项异性的AF/C-489合金为代表的某方面具有特殊优势的合金为代表，目前国际上正在开发第四代铝锂合金，希望针对性地提高合金强塑性、韧性和成型加工性能。随着航天工业的发展，对铝锂合金减重增强的需求越来越大，但是现有技术处理得到的铝锂合金的强度和塑韧性还不能满足航天工业领域对铝锂合金更高的力学性能的要求，限制了铝锂合金在航空航天领域的广泛应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种提高铝锂合金薄板强塑性固溶前处理方法及其热处理方法，显著提高铝锂合金的强度和塑韧性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种提高铝锂合金薄板强塑性的固溶前处理方法，包括：对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理，所述固溶前处理的升温的速率为2～15℃/min，所述固溶前处理的升温的初始温度为20～25℃，所述固溶前处理的升温的的终止温度为500～510℃。优选的，所述铝锂合金为冷变形铝锂合金薄板；所述铝锂合金薄板的厚度为1～6mm。优选的，所述冷变形铝锂合金薄板的冷变形的变形量为50～70％。优选的，所述铝锂合金包括以下质量百分含量的组分：3～4.5％的Cu、0.6～1.5％的Li和0.08～0.15％的Zr，其余为Al。本专利技术还提供了一种提高铝锂合金薄板强塑性的热处理方法，包括以下步骤：(1)采用上述技术方案所述的固溶前处理方法对所述铝锂合金进行固溶前处理；(2)固溶处理所述步骤(1)固溶前处理的产物后进行淬火处理，得到淬火产物；(3)对所述步骤(2)得到的淬火产物进行预变形处理；(3)时效处理所述步骤(2)得到的预变形处理的产物。优选的，所述固溶处理的温度为所述固溶前处理升温的终止温度。优选的，所述固溶处理的时间为40～60min。优选的，所述淬火处理的淬火介质的温度为5～50℃，所述淬火处理的淬火介质停留时间为1～5min，所述淬火处理的冷却速度为90～450℃/min。优选的，所述时效处理的温度为150～175℃。优选的，所述时效处理的时间为2～16h。本专利技术提供了一种提高铝锂合金薄板强塑性的固溶前处理方法，对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理，所述固溶前处理的升温的速率为2～15℃/min，所述固溶前处理的升温的初始温度为20～25℃，所述固溶前处理的升温的的终止温度为500～510℃。本专利技术提供的固溶前热处理方法，通过控制固溶处理时的加速过程中的升温速率为2～15℃/min，改变铝锂合金的储能状态，调整合金再结晶晶粒形态与分布，达到适当的再结晶晶粒纵横比，造成了经过前期热处理后形成的一定纵横比的长条晶粒形态，而非经过常规T8热处理组合后形成的等轴晶粒，具有该一定纵横比的长条晶粒形态的合金便于后续固溶处理、淬火、预变形以及时效处理在晶粒间形成强化相T1；两者联合作用使得本方案可以进一步提高了合金的强度和塑韧性；本专利技术的实施例的结果表明对铝锂合金进行相应固溶处理后获得的抗拉强度达到560MPa～600MPa，延伸率达到8.6～12％。进一步的，冷变形处理对材料有加工硬化效果，结合退火处理过程中回复和再结晶，进一步提高强度和塑韧性。本方案提供的铝锂合金的热处理方法，将固溶前处理、固溶处理、淬火、预变形以及时效处理有效结合，造成了经过前期热处理后形成的一定纵横比的近似呈一致取向的长条晶粒形态，而非经过常规T8热处理组合后形成的等轴晶粒，具有该一定纵横比的长条晶粒形态的合金结合后续时效处理后形成的强化相T1，两者联合作用使得本方案可以进一步提高了合金的强度和塑韧性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术对比例1得到的铝锂合金的金相组织图；图2为本专利技术实施例1得到的铝锂合金的金相组织图；图3为本专利技术实施例2得到的铝锂合金的金相组织图；图4为本专利技术实施例3得到的铝锂合金的金相组织图；图5为本专利技术实施例4得到的铝锂合金的金相组织图；图6为本专利技术对比例2～6得到的铝锂合金的力学性能条形图。具体实施方式本专利技术提供了一种提高铝锂合金薄板强塑性的前处理方法，对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理，所述固溶前处理的升温的速率为2～15℃/min，所述固溶前处理的升温的初始温度为20～25℃，所述固溶前处理的升温的的终止温度为500～510℃。本专利技术提供的固溶前处理方法，通过对铝锂合金进行2～15℃/min的升温处理，避免形成冷变形处理后直接进行的较低温度的固溶处理所导致的固溶态等轴晶，改变冷变形铝锂合金的储能状态，调整合金固溶态及时效态再结晶晶粒形态与分布，达到适当的再结晶晶粒纵横比得到长条晶粒，结合晶界析出强度较高的析出相，对综合力学性能的提高，提高强度和塑韧性。本专利技术对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理。在本专利技术中，所述铝锂合金优选包括以下质量百分含量的组分：3～4.5％的Cu、0.6～1.5％的Li和0.08～0.15％的Zr，其余为Al。在本专利技术中，所述Cu的质量百分含量进一步优选为3.1～4.0％，更优选为3.2～3.6％；所述Li的质量百分含量进一步优选为0.65～1.4％，更优选为0.7～0.9％；所述Zr的质量百分含量进一步优选为0.12～0.145％，更优选为0.13～0.14％。在本专利技术中，所述铝锂合金优选为冷变形铝锂合金薄板；在本专利技术中，所述冷变形铝锂合金的冷变形的变形量优选为50～70％，进一步优选为60～65％，在本专利技术的实施例中所述变形量具体为51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、61％、62％、63％、64％、66％、67％、68％或69％。本专利技术对所述冷变形处理的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的合金冷变形处理方式即可。在本专利技术中，所述冷变形铝锂合金优选为冷变形铝锂合金板薄板；在本专利技术中，所述冷变形铝锂合金薄板板的厚度优选为1～6mm，进一步优选为2～5mm，更优选为3.4～4.5mm。本专利技术对所述铝锂合金的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的铝锂合金即可。在本专利技术的实施例中，可以采用铝锂合金的市售商品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高铝锂合金薄板强塑性的固溶前处理方法，包括：对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理，所述固溶前处理的升温的速率为2～15℃/min，所述固溶前处理的升温的初始温度为20～25℃，所述固溶前处理的升温的的终止温度为500～510℃。

【技术特征摘要】
1.一种提高铝锂合金薄板强塑性的固溶前处理方法，包括：对所述铝锂合金进行控制升温速率的固溶前处理，所述固溶前处理的升温的速率为2～15℃/min，所述固溶前处理的升温的初始温度为20～25℃，所述固溶前处理的升温的的终止温度为500～510℃。2.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，所述铝锂合金为冷变形铝锂合金薄板；所述铝锂合金薄板的厚度为1～6mm。3.根据权利要求2所述的前处理方法，其特征在于，所述冷变形铝锂合金薄板的冷变形的变形量为50～70％。4.根据权利要求1～3任一项所述的前处理方法，其特征在于，所述铝锂合金包括以下质量百分含量的组分：3～4.5％的Cu、0.6～1.5％的Li和0.08～0.15％的Zr，其余为Al。5.一种提高铝锂合金薄板强塑性的热处理方法，包括以下步骤：(1)采用权利要求1所述的前处理方法对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李劲风，刘丹阳，蔡文鑫，郑子樵，陈永来，张绪虎，许秀芝，
申请(专利权)人：中南大学，航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43