一种轻型超高强盾牌用铝合金带材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了发明专利技术一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法，其铝合金化学成分控制：Zn含量为5.6~6.8%，Cu含量为1.3~2.5%，Si≤0.4%、Fe≤0.5%、Mn≤0.3%、Mg 2.3~2.9%、Cr≤0.10%、Ti≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。通过控制立推炉加热生产、热轧生产过程、冷轧轧制道次间隔时间、成品时效处理过程，获得强度极高、成型性极好的轻型超高强度盾牌用铝合金带材，以此可替代现有钢材盾牌、碳纤维材盾牌以及其他常规5系铝合金盾牌，并进一步提升强度和延伸率，实现盾牌产品轻量化、低成本发展，保证产品成型过程及使用寿命。保证产品成型过程及使用寿命。保证产品成型过程及使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种轻型超高强盾牌用铝合金带材及其制备方法


[0001]本专利技术属于有色金属
，具体涉及一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法。

技术介绍

[0002][0003]目前，为满足盾牌产品的使用需求，一般采用钢材或碳纤维材料，主要在于其强度高，能有效抵抗外物的冲击、穿刺、击打、刀砍等入侵。但钢材密度大，重量大，在使用者长期手持时，较为不便。碳纤维具有质轻、超强的特性，能较好的避免钢材的上述缺点，但碳纤维属于高分子合成化合物，其生产成本高昂，且不易回收使用。
[0004]采用铝合金材料作为防暴盾牌，既有重量轻，抵抗冲击力强，坚固耐用，能抵御枪炮之外的投掷物和尖锐器械，又能防止酸类的袭击，且安装固定牢靠操作方便，是执法人员执行任务时的优良防护装备，一些常规的5系合金，其强度有一定的提升上限，需要开发一些强度更高的铝合金防暴盾牌产品。
[0005]为确保实现盾牌的功能及良好的外观质量，盾牌产品生产过程需要对盾牌用材料进行冲压、打磨、烤漆、烘干等加工，并实现钻孔、加手柄等功能。因此，不仅要保证盾牌用铝合金材料的初始强度要求，更能在后续加工过程保持产品尺寸及性能的稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术不足，提供一种具有超高强度、高成型性能的轻型超高强盾牌用铝合金带材及其制备方法，用以替代不锈钢及碳纤维等材料，实现产品生产成本降低，并方便广泛运用及推广。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法，包含以下步骤：1）铝合金化学成分控制如下：Zn含量为5.6~6.8%，Cu含量为1.3~2.5%，Si≤ 0.4%、Fe≤ 0.5%、Mn ≤ 0.3%、Mg 2.3~2.9%、Cr≤ 0.10%、Ti ≤ 0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。按此化学成分制备铝合金铸锭，并将其进行均匀化处理，均匀化处理温度400~500℃。
[0008]2）将铸锭进行锯切铣面处理后，安排立推炉加热生产，按照400~490℃保温5~12h处理。
[0009]3）将加热后的铸锭进行热轧生产，轧制过程在中间坯厚度为200~350mm时，单道次压下量控制在15~25mm，轧制速度控制在1.0~2.0m/s，且每两道次进行侧向辊边轧制（立辊轧制，即对铝合金带材的两侧边进行轧制。通常的轧制为对上下表面轧制压延，使厚度减薄。此侧向轧制类似于宽度方向上变窄）一次。在热轧最后一道次的生产时，热轧厚度控制在3.2~7.8mm，终轧温度控制在320℃以下。
[0010]4）将热轧后的材料，安排在冷轧轧制生产至成品厚度1.7~2.2mm，冷轧各道次生产时间间隔不超过2h。
[0011]5）冷轧后的铝合金带材，经过固溶淬火切边矫直，并进行人工时效，时效温度应控制在100~130℃，时效时间在15h以上，得到目标产品铝合金带材。
[0012]按照上述步骤制备的铝合金带材，其抗拉强度达到510Mpa以上，屈服强度达到450Mpa以上，延伸率达到10%以上，且能经过后续冲压成型为盾牌产品，并满足盾牌产品的相关要求。
[0013]为确保实现制备轻型超高强度盾牌用铝合金带材，步骤1）中，应控制Zn含量为5.6~6.8%，Cu含量为1.3~2.5%。偏低时，强度难以进一步提升，无法实现抗拉强度达到510Mpa以上，屈服强度达到450Mpa以上，延伸率达到10%以上；偏高时，材料的塑性欠佳，不仅在铸造生产过程容易出现热裂纹，导致铸锭报废，更易使材料在热轧过程及冷轧过程出现边部裂纹，而导致材料无法加工成型。通过控制Zn和Cu含量在上述区间，不仅使得材料最终的性能满足要求，更使Al
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Cu
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Zn的含量及比例控制适当，进一步提升后续加工过程的性能，确保最终的延伸率高达10%以上，与此同时，通过对该成分的控制，确保了盾牌产品在经过后续的烘烤加工过程，变形少，强度衰减少。
[0014]步骤2）中，立推炉加热生产时，确保按照400~490℃保温5~12h处理。不仅考虑到了热轧加工的难易程度，也使得铸锭内部组分更加均匀，并且不出现铸锭过烧而损害内部组织导致热轧生产开裂。
[0015]步骤3）中，确保轧制过程在中间坯厚度为200~350mm时，单道次压下量控制在15~25mm，轧制速度控制在1.0~2.0m/s，且每两道次侧向辊边轧制一次。这也是与本方法中的化学成分相对应的。若在该中间坯厚度范围内，单道次压下量高于25mm，轧制变形不均匀性增强，带材内应力分布不均，轧制开裂倾向大；单道次压下量低于15mm时，轧制道次增多，轧制带材温降过大，也易产生轧制开裂。合适轧制速度，为该厚度加工变形提供了温度保障。进一步的，通过控该厚度下的侧向辊边轧制，确保了轧制过程稳定且顺畅。综合按照上述方式进行控制，能得到极佳的热轧卷性能。
[0016]步骤4）中，需确保冷轧各道次生产时间间隔不超过2h。这是根据该合金组分及热轧性能下，结合冷轧各道次轧制过程温度变化确定的。通过控制轧制间隔，不仅能保证成品正常产出，且有效避免了冷轧边部紧边、边部开裂等问题，提高生产效率。
[0017]步骤5）中，时效温度应控制在100~130℃，时效时间在15h以上，以获得抗拉强度达到550Mpa以上，屈服强度达到470Mpa以上，延伸率达到10%以上的铝合金材料。
[0018]只有严格按照上述步骤及控制方法，才能确保获得轻型超高强盾牌用铝合金带材，制备出轻质、价廉、超高强度的铝合金盾牌产品。
[0019]本专利技术的有益效果在于：提供一种轻型超高强盾牌用铝合金带材制备方法，通过对铝合金带材生产的成分控制，热轧冷轧过程控制以及时效控制，实现盾牌产品重量轻、成本低，且强度更高，便于使用及推广，使产品更有竞争力，并更好的保护使用者本身。
附图说明
[0020]图1为实施例1成品高倍晶粒侵蚀图。
具体实施方式
[0021]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明。本专利技术的方法如无特殊说明，均为本领域常规方法。
[0022]实施例1：一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法，包含以下步骤：1）铝合金化学成分控制如下：Zn含量为6.5%，Cu含量为2.3%，Si 0.07%、Fe 0.14%、Mn 0.15%、Mg 2.4%、Cr 0.05%和Ti 0.025%，余量为Al和不可避免的杂质，按此化学成分制备铝合金铸锭，并将其进行均匀化处理，均匀化处理温度450℃。
[0023]2）将铸锭进行锯切铣面处理后，安排立推炉加热生产，按照430℃保温5h处理。
[0024]3）将加热后的铸锭进行热轧生产，轧制过程在中间坯厚度为348 mm时，单道次压下量控制在15~25mm，道次压下量按如下分配：348
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328
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308
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288
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268
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248
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材，其特征在于，所述轻型超高强度盾牌用铝合金带材的化学成分按质量百分数计为：Zn 5.6~6.8%，Cu 1.3~2.5%，Si≤ 0.4%、Fe≤ 0.5%、Mn ≤ 0.3%、Mg 2.3~2.9%、Cr≤ 0.10%、Ti ≤ 0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1）按化学成分制备铝合金铸锭，并将其进行均匀化处理，均匀化处理温度400~500℃；2）将铸锭进行锯切铣面处理后，安排立推炉加热生产，按照400~...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华春，黄瑞银，叶世隆，冉继龙，林盛，阙石生，陈清，
申请(专利权)人：中铝东南材料院福建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：