[发明专利]一种综合性能优异的金属合金的制备方法

说明书

一种抑制铝锂合金后续再结晶的加工方法，依次包括铸锭、均匀化处理、热轧开坯、最终固溶、预拉伸及人工时效，其特征在于：所述热轧开坯和固溶之间还依次有初次固溶、淬火和多道次控温热轧步骤；所述初次固溶是在510~550℃进行0.5~2小时的固溶处理，随后进行淬火；所述多道次控温热轧具体是将上述淬火后的铝锂合金板材在150~350℃下进行多道次轧制，其总压下率在55%~83%。本发明抑制铝锂合金后续再结晶的加工方法，从形核和晶核长大上抑制最终固溶再结晶发生，消除局部应变区，降低铝锂合金的板材的再结晶倾向；使得铝锂合金变形均匀，大幅度降低了基体中晶界两侧的储能差异，从而稳定抑制了再结晶晶核的长大。使得板材具备更好的综合性能。

本申请是针对申请号为201911162287.7、发明名称为“一种抑制铝锂合金再结晶的加工方法”的分案申请。

技术领域

本发明属于铝锂合金加工领域，具体涉及一种抑制铝锂合金再结晶的加工方法。

背景技术

铝锂合金因其高比强度、高比刚度、优异的低温性能被认为是航空航天工业中理想的结构材料。在铝锂合金中每添加1%的锂含量，可以使合金的密度减小3%，弹性模量上升6%。使用铝锂合金代替常规铝合金，可以使结构件质量降低15%，刚度提升15%-20%。相较之前两代铝锂合金，第三代铝锂合金具有更小的各向异性，更高的热稳定性、耐腐蚀性以及损伤容限。空客380的蒙皮、机翼横梁、地板梁、座椅滑轨、座舱等结构件都使用了2196、2099、2199等新型铝锂合金。国产C919大型客机、波音公司下一代B777-X客机以及俄罗斯下一代窄体客机MS-21的机身都大量采用了新型铝锂合金。

铝锂合金加工时，固溶过程中的静态再结晶现象将导致型材的组织不均匀性，而这种组织不均匀性将恶化材料的各项力学性能，还会增加板材或型材的力学各向异性。因此，通常需要抑制板材或型材在固溶过程的静态再结晶现象，控制其再结晶体积分数。通常，采用Sc元素可以抑制再结晶，但是金属Sc的价格十分昂贵，限制了其推广应用。工业上通常采用在热变形和固溶处理之间进行一次回复退火的方式，在一定程度上抑制板材在固溶处理过程中的静态再结晶过程。但是进行回复退火处理不仅耗时费力，且其具有的效果不稳定。由于铝锂合金在铸锭时，其厚度很大，开坯后至少还达到十几厘米，而最终合金板材成品一般保持在几毫米级别，在轧制下压率如此大的情况下，回复退火并不能达到理想效果，不具有普遍性。

发明内容

本发明目的在于提供一种抑制铝锂合金后续再结晶的加工方法。从加工工艺上对铝锂合金材料静态再结晶进行抑制。

本发明目的按如下技术方案实现：

一种抑制铝锂合金后续再结晶的加工方法，依次包括铝锂合金铸锭、均匀化处理、热轧开坯、最终固溶、预拉伸及人工时效，其特征在于：所述热轧开坯和最终固溶之间还依次有初次固溶、淬火和多道次控温热轧步骤；所述初次固溶是在510~550℃进行0.5~2小时的固溶处理，随后进行淬火；所述多道次控温热轧具体是将上述淬火后的铝锂合金板材在150~350℃下进行多道次轧制，其总压下率为55%~83%。

铝锂合金的静态再结晶主要分为形核和长大两步进行。合金基体中存在较粗大的初生相颗粒，在合金变形时，这些颗粒周围会形成局部应变区，这些局部应变区成为颗粒诱发再结晶的形核点，易于产生再结晶晶核；由于晶核内部和周围形变基体的位错储能差异，为晶核长大提供了能量，在最终固溶时产生严重的静态再结晶现象。