[发明专利]一种提高铸造铍铝钪锆合金强度与塑性的热处理工艺

说明书

本发明涉及有色金属技术领域，尤其是金属热处理领域，具体为一种提高铸造铍铝钪锆合金强度与塑性的热处理工艺。该工艺针对组分为铍60～65％、铝34～39％、钪0.3～0.5％、锆0.3～0.5％的铸造铍铝钪锆合金，提出了均匀化‑热轧‑冷轧‑退火的复合式热处理工艺路线，有效解决了铸造铍铝钪锆合金中溶质元素偏析和第二相粗大等问题，改善了第二相颗粒对合金变形过程的不利影响。热处理操作简单、易于实现，所获合金具有优良的综合力学性能，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及有色金属技术领域，尤其是金属热处理领域，具体为一种提高铸造铍铝钪锆合金强度与塑性的热处理工艺。

背景技术

铍铝合金兼具金属铍的低密度、高强度和金属铝的高塑性和优异的机加性能，具有包括高比刚度、高热导率及尺寸稳定性在内的诸多特性，作为一种综合表现高的轻质合金，铍铝合金在航空航天、核工业等领域具有重要的应用价值。由于金属铍、铝之间本征物化性质的差异，铍铝合金实质为枝晶铍与填充铍枝晶间隙的铝构成的金属基复合材料，常规铸造条件下往往存在难以控制的发达柱状铍枝晶、成分偏析与凝固缺陷，合金微观组织与性能仍有很大提升空间。

已有研究(Materials Science and Technology,34(2018)480-486，MaterialsScience and Engineering A,744(2019)512-524)表明，通过钪(Sc)、锆(Zr)复合合金化可显著改性铸造铍铝合金的铍相组织，实现较高程度的铍晶粒球形化与晶粒细化效果，同时提升合金硬度与强度，结合凝固速率调控还可一定程度上抑制铸造缺陷。

发明专利(ZL 201810297564.4)公开了一种铍铝锆系多元合金及其制备方法，涉及系列铍含量54～80％、铝含量17～45％、锆含量0.2～2％和添加元素含量0.1～1.0％的铸造铍铝合金，结合相应的制备工艺可获得均匀细化的类等轴晶铍晶粒和大幅提高的合金力学性能。需要指出的是，Sc、Zr元素的添加在铍铝合金中形成微米级的Be₁₃Sc与纳米尺寸的Al₃Sc、Al₃(Sc_1-xZr_x)金属间化合物相，由于这些第二相与基体晶格错配度较大，熔炼，凝固过程在固/液界面能作用下第二相颗粒易出现偏聚及粗化现象，不利于合金微观组织改性与性能优化，同时降低了合金的耐蚀性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高铸造铍铝钪锆合金强度与塑性的热处理工艺，以解决该合金中溶质元素偏析和第二相粗大等问题，实现合金强度、塑性及耐蚀性的综合提升。本申请通过考虑到含Sc、Zr元素的铝合金为典型的可热处理强化合金，因此，通过开发出一种铸造铍铝钪锆合金专用的热处理工艺，可使第二相溶解、促进溶质元素的均匀扩散、消除低熔点共晶组织，从而改善枝晶偏析程度，降低合金的变形抗力，提高合金的塑性变形能力，最终实现合金强度与塑性的进一步提升。

为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案为：

一种提高铸造铍铝钪锆合金强度与塑性的热处理工艺，包括以下步骤：

(1)均匀化：将合金铸件放入处于保护性气氛的热处理炉内，首先加热至(510～540)℃并保温(4～6)小时，之后再加热至(622～632)℃并继续保温(6～8)小时，结束后水淬至室温；

(2)热轧：在(420～550)℃温度内，将均匀化态合金直接进行多道次热轧，每道次压下量控制在(5～8)％，总变形量控制在(20～30)％，之后自然冷却至室温；

(3)冷轧：将热轧合金板经单道次冷轧获得薄板，冷轧变形量控制在(5～10)％；

(4)稳定化退火：将冷轧合金板在(250～400)℃温度下退火(2～12)小时，之后炉冷至室温，即得。