[发明专利]由含镁的铝基合金制成的结构材料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造和轧制工程。用于汽车工业的结构材料的现 有生产方法一般基于由含镁、锂、锌等的铝基合金生产铸锭并对 其进行轧制的传统方法。

背景技术

用于汽车工业的结构材料的首要需求是需要保持其极限应力 在300～400Mpa内，相对伸长在30％～40％，密度不超过2.65g/cm³， 良好的可焊性以及耐腐蚀性。

目前不存在满足这些要求的合金。所需密度的现有锂合金不 适于以上目的，因为强度和可塑性不够，以及其较差的可焊性， 所有其它合金也因为类似原因而不适合。含镁合金能轧制成十分 坚固的产品，但只有该合金含有超过9％的镁，才能满足其密度要 求。迄今为止，还没有开发出由含有超过5％或6％的镁的合金制 造轧制材的方法。

现有技术已知铝基合金AMG5(GOST标准478961)和它的生产 方法。该现有技术合金具有以下化学组成(重量百分比)：

镁    4.8～5.5

锰    0.3～0.6

钛    0.1～0.2

铁    0.5～0.6

硅    0.1～0.2

铝    -余量。

由AMG5合金制造的轧制材广泛用于飞机和造船工业，其通 过S.N Cherniak，V.I.Karasevich和P.A.Kovalenko的“Foil Manufacturing”， Metallurgia Publishers，Moscow，1968中详细描述的传统方法制得。由 AMG5合金通过半连续方法生产铸锭。因此，铸锭基体内对镁溶 解度有天然限制。过多的镁在颗粒周围形成阻滞它的易碎的共晶 物，其决定了铸锭和合金的最终可塑性。另外，多晶结构的抛物 线状的凝固界面是没有均匀晶体取向的原因，即在宏观和微观水 平上整个铸锭内的可塑性不同。通常，因为这个原因可塑性减少 至少一半。合金的可塑性的特征在于相对伸长最高为4％～6％，这 是一个明显不满足汽车工业需要的数字。

生产与本发明化学组成非常相关的AL8和AL27合金(GOST 标准2695-75)的方法适于生产耐腐蚀铸件，该铸件可进行热处理 来改善它们的强度。然而，这些方法仅可用于由以上合金来制造 铸锭。另外，原则上，它们不能用于由包含约10％镁的合金来制 造可塑铸锭，为此它们被归类为铸造方法。

发明内容

本发明目的是开发一种由包含9％～11％的镁的铝基合金生产 结构材料的方法，其包括铸造铸锭，对该铸锭进行热处理，并轧 制该铸锭，从而改善轧制材的强度和可塑性以及用于生产片材的 方法的质量。

该目的通过开发一种由包含9％～11％的镁的铝基合金生产结 构材料的方法达成，所述方法包括生产铸锭，对其进行热处理， 并轧制含镁、锰和钛的该铸锭，其中通过以以下成分比例(重量百 分比)向其中再加入锆、钴、铍和硼来改善合金的机械性能：

镁    9.0～11.0

锆    0.15～0.2

钴    0.01～0.001

铍    0.001～0.02

铝    -余量。

在等于12～15秒/kg的熔体存在时间内，在旋转模具内220～250 的引力因子下进行凝固。根据以下算法进行热处理和轧制：

(a)依据其尺寸，在340℃～380℃的温度下加热铸锭2～4小时 用于热轧制；

(b)在其340℃～380℃的初始温度下热轧铸锭至4～8mm厚度， 每个周期变形最多30％。半成品轧制材的最终轧制温度必须在 310℃～330℃内；

(c)下一阶段，半成品轧制材以最多50％的变形冷轧，轧制与 310℃～390℃温度下0.5～2.0小时的中间退火交替进行，直至达到 0.5～2.0mm的所需厚度；以及

(d)最后在400℃～450℃的温度下使轧制材退火5～40分钟。

要求保护的方法是基于在强引力场内熔体的凝固的新的物理 现象的应用。通常，这类场的效果如下：

(a)在任意的多组分熔体内加强扩散过程，得到侵入-置换型固 溶体，由该固溶体只能恢复最小量的共晶体。另外，已经形成的 共晶体的体积最小化，并凝固成不阻碍基体颗粒的单独结合体； 并且