一种铝合金板材及其制备方法

文档序号:598330 发布日期:2021-05-28 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 一种铝合金板材及其制备方法 (Aluminum alloy plate and preparation method thereof ) 是由 张宗权 于 2020-12-11 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种铝合金板材,包括:中间层;包覆在所述中间层上下表面的包覆层;所述包覆层包括合金化元素含量<2.5wt%的铝合金;所述中间层包括Al-Cu系铝合金和/或Al-Zn-Mg-Cu系铝合金。本发明提供的铝合金板材用于航空、航天、交通运输等领域使用的固溶强化状态的铝合金板材,本发明提供的铝合金板材包覆层晶粒度低于2级。本发明还提供了一种铝合金板材的制备方法。(The invention provides an aluminum alloy plate, which comprises: an intermediate layer; coating layers coated on the upper surface and the lower surface of the middle layer; the coating layer comprises an aluminum alloy with the alloying element content less than 2.5 wt%; the intermediate layer includes an Al-Cu series aluminum alloy and/or an Al-Zn-Mg-Cu series aluminum alloy. The aluminum alloy plate provided by the invention is used for solid solution strengthening aluminum alloy plates used in the fields of aviation, aerospace, transportation and the like, and the grain size of the coating layer of the aluminum alloy plate provided by the invention is lower than 2 grade. The invention also provides a preparation method of the aluminum alloy plate.)

一种铝合金板材及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域,尤其涉及一种铝合金板材及其制备方法。

背景技术

一般航空、航天、交通运输等领域使用的铝合金板材采用的是固溶强化状态的铝合金板材,但是现有技术中固溶强化状态铝合金板材的包覆层易形成粗大晶粒,使得利用此类固溶强化状态的铝合金板材加工使用过程中容易产生表面橘皮缺陷,材料的使用性能变差。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种铝合金板材及其制备方法,本发明提供的铝合金板材具有较好的性能。

本发明提供了一种铝合金板材,包括:

中间层,所述中间层包括Al-Cu系铝合金和/或Al-Zn-Mg-Cu系铝合金;

包覆在所述中间层上下表面的包覆层,所述包覆层包括合金化元素质量含量<2.5wt%的铝合金。

优选的,所述包覆层中合金化元素质量含量<2.5wt%的铝合金为1230铝合金或7072铝合金。

本发明提供了一种上述技术方案所述的铝合金板材的制备方法,包括:

将包覆层铝合金板材放置在中间层铝合金方锭上下表面加热并保温;

将保温后的产品进行放置,然后将包覆层铝合金板材和中间层铝合金板轧制焊合,得到轧制品;

将所述轧制品进行固溶处理,得到铝合金板材。

优选的,所述加热的温度为350~450℃。

优选的,所述保温的时间为2~300分钟。

优选的,所述放置的温度为20~100℃。

优选的,所述放置的环境为空气环境。

优选的,所述放置的时间为5~60分钟。

优选的,所述轧制的温度为200~450℃。

优选的,所述固溶处理的温度为450~550℃。

本发明提供的铝合金板材的制备方法进行加热过程使制备得到的铝合金板材具有良好的热塑性,进行轧制过程形成晶粒组织,晶粒组织均匀、细小、变形储能大,在固溶处理过程中包覆层发生再结晶形成等轴的细小晶粒组织;使本发明制备得到的铝合金板材具有较好的性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中包覆层铝合金板材未加热时的低倍组织;

图2为本发明实施例1中包覆层铝合金板材未加热时的高倍组织;

图3为本发明实施例1中包覆层铝合金板材加热后的低倍组织;

图4为本发明实施例1中包覆层铝合金板材加热后的高倍组织;

图5为本发明实施例1中包覆层铝合金板材轧制后的低倍组织;

图6为本发明实施例1中包覆层铝合金板材轧制后的高倍组织;

图7为本发明实施例1中包覆层铝合金板材固溶处理后的低倍组织;

图8为本发明实施例1中包覆层铝合金板材固溶处理后的高倍组织。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例,都属于本发明保护的范围。应理解,本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果,而非用于限制本发明的保护范围。实施例中,所用方法如无特别说明,均为常规方法。

本发明提供了一种铝合金板材,包括:

中间层,所述中间层包括Al-Cu系铝合金和/或Al-Zn-Mg-Cu系铝合金;

包覆在所述中间层上下表面的包覆层,所述包覆层包括合金化元素质量含量<2.5wt%铝合金。

在本发明中,所述中间层的厚度优选为0.5~10.5mm,更优选为1~10mm,更优选为2~8mm,更优选为3~6mm,最优选为4~5mm。

在本发明中,在本发明中,所述Al-Cu系铝合金中Cu质量含量优选为1~7%,更优选为2~6%,更优选为3~5%,最优选为4%。

本发明对所述Al-Cu系铝合金的成分没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的Al-Cu系铝合金成分即可。

在本发明中,所述Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中Zn的质量含量优选为0.5~10%,更优选为1~9%,更优选为2~8%,更优选为3~6%,最优选为4~5%。

本发明对所述Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的成分没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金成分即可。

在本发明中,所述包覆层的厚度优选为0.02~0.25mm,更优选为0.05~0.2mm,更优选为0.1~0.15mm。在本发明中,包覆中间层上表面的包覆层的厚度与包覆中间层下表面的包覆层厚度可以相同也可以不同。

在本发明中,所述包覆层中合金化元素质量含量<2.5wt%铝合金优选包括1230铝合金或7072铝合金。

在本发明中,所述包覆层的晶粒度优选低于2级,更优选为1级,所述晶粒度级数按GB/T3246《变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分:显微组织检验方法》标准评定。

本发明提供了一种上述技术方案所述的铝合金板材的制备方法,包括:

将包覆层铝合金板材放置在中间层铝合金方锭上下表面加热并保温;

将保温后的产品进行放置,然后将包覆层铝合金板材和中间层铝合金板材焊合后轧制,得到轧制品;

将所述轧制品进行固溶处理,得到铝合金板材。

在本发明中,所述包覆层铝合金板材的成分与上述技术方案所述包覆层的成分一致;所述包覆层铝合金板材的厚度优选为5~30mm,更优选为10~25mm,最优选为15~20mm;在本发明中,包覆中间层铝合金板材上表面的包覆层铝合金板材的厚度与包覆中间层铝合金板材下表面的包覆层铝合金板材的厚度可以相同也可以不同。

在本发明中,所述中间层铝合金方锭的成分与上述技术方案所述中间层的成分一致;所述中间层铝合金方锭的尺寸优选为200~500mm(边长),更优选为250~450mm,更优选为300~400mm,最优选为350mm。

在本发明中,所述加热的温度优选为350~450℃,更优选为380~420℃,最优选为400℃。

在本发明中,所述保温的时间优选为2~300分钟,更优选为10~250分钟,更优选为50~200分钟,最优选为100~150分钟。

在本发明中,所述放置的温度优选为20~100℃,更优选为30~80℃,最优选为40~60℃;所述放置的环境优选为空气环境;所述放置的时间优选为5~60分钟,更优选为10~40分钟,最优选为20~30分钟。

在本发明中,所述轧制焊合为包覆层铝合金与中间层铝合金经过轧制压力作用焊合。

在本发明中,所述轧制的温度优选为200~450℃,更优选为350~450℃,更优选为300~400℃,最优选为350℃。

在本发明中,所述固溶处理的温度优选为450~550℃,更优选为480~520℃,最优选为500℃;所述固溶处理的时间优选为2~180分钟,更优选为5~150分钟,更优选为10~120分钟,更优选为30~100分钟,更优选为50~80分钟,最优选为60~70分钟。

本发明提供的方法将包覆层铝板(上、下)+基材铝合金方铸锭(中)重叠在一起加热至基材热塑性变形温度,包铝板具有良好的热塑性;将经重叠加热的包覆层铝板(上、下)+基材铝合金方铸锭(中)出炉在20~100℃空气环境下,放置5~60分钟,控制加热后的包覆用铝板温度在200~450℃,将材料一起焊合轧制至成品厚度,热轧后的铝合金板材包覆层具有的晶粒组织;将经焊合轧制至成品厚度的包铝板材在基材的高温固溶温度下固溶处理,在这过程中因包覆层控制轧制组织均匀、细小、变形储能大,在高温固溶处理过程中,包覆层发生再结晶形成等轴的细小晶粒组织。本发明提供的方法制备得到的铝合金板材具有较好的性能。

本发明以下实施例中所用原料均为市售商品。

实施例1

将包覆层铝合金板材放置在中间层铝合金方锭的上下表面进行加热并保温;包覆中间层铝合金方锭上表面的包覆层铝合金板材的厚度为20mm,成分为1230铝合金;包覆中间层铝合金方锭下表面的包覆层铝合金板材的厚度为25mm,成分为1230铝合金;中间层铝合金方锭的尺寸为300mm(边长),成分为Zn含量0.5~10.0wt%的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金;加热的温度为350℃,保温的时间为300分钟。

将保温后的产品在空气环境中进行放置,放置的温度为30℃、时间为100分钟;然后将包覆层铝合金板材和中间层铝合金方锭轧制焊合,所述轧制焊合过程中包覆层铝合金板材和中间层铝合金方锭两者间空气经轧制排出、金属间紧密贴合在一起;轧制的温度为300℃,轧制过程中多道次反复轧制,得到轧制品。

将所述轧制品进行固溶处理,固溶处理的温度为450℃,时间为100分钟,得到铝合金板材。

按GB/T3246《变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分:显微组织检验方法》标准,对本发明实施例1制备铝合金板材过程中的上包覆层进行金相组织检测,检测结果如图1~图8所示,图1为铝合金板材未加热时上包覆层的低倍组织,图2为铝合金板材未加热时的上包覆层高倍组织,图3为铝合金板材加热后的上包覆层低倍组织,图4为铝合金板材加热后的上包覆层高倍组织,图5为铝合金板材轧制后的上包覆层低倍组织,图6为铝合金板材轧制后的上包覆层的高倍组织,图7为铝合金板材固溶处理后的上包覆层低倍组织,图8为铝合金板材固溶处理后的上包覆层高倍组织,由图1~图8可知,本发明实施例1制备的铝合金板材的包覆层晶粒度小于等于2级。

本发明提供的铝合金板材的制备方法进行加热过程使制备得到的铝合金板材具有良好的热塑性,进行轧制过程形成晶粒组织,晶粒组织均匀、细小、变形储能大,在固溶处理过程中包覆层发生再结晶形成等轴的细小晶粒组织;使本发明制备得到的铝合金板材具有较好的性能。

以上对本发明所提供的一种包铝细晶固溶强化铝合金板材的生产方法进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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