[发明专利]一种均质细晶Al-Mg-Si合金镜面材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种均质细晶Al‑Mg‑Si合金镜面材料的制备方法：将均匀化后的Al‑Mg‑Si合金铸锭随炉升温至500～540℃，采用多向镦拔工艺制备得到均质坯料；将均质坯料进行高温固溶处理；将高温固溶处理后的坯料加工成长方体结构，置于液氮中浸泡降温至液氮温度，然后进行多向压缩；最后进行热处理，完成均质细晶Al‑Mg‑Si高温合金镜面材料的制备。本发明提出的工艺方法，可使得Al‑Mg‑Si合金铸锭中的粗大第二相细化、均匀弥散分布，同时获得均匀、细小、等轴的再结晶组织，可提高Al‑Mg‑Si合金的镜面加工性能，为反射镜提供高品质铝合金材料，满足国防领域对国产高品质铝合金镜面材料的亟需。

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，尤其涉及一种超细晶、均质Al-Mg-Si合金镜面材料的制备方法。

背景技术

反射镜是激光雷达系统、天基侦察监视系统、天文望远镜的关键部件，随着空间技术的发展，反射镜对反射率、轻量化、大型化提出了更高要求。铝合金是反射镜的常用材料，这是由于：①铝合金从红外到紫外光的较宽波长范围都具有非常高的反射率，可实现多光谱成像；②反射镜和安装支撑结构可采用同种铝合金材料，避免材料膨胀系数不一致造成镜面畸变，保证光学系统成像质量；③铝合金具有密度低、可加工性好等特点，有利于实现结构轻量化、缩短制造周期。已有研究表明，经过T6热处理的Al-Mg-Si合金具有易加工、形状长期稳定性等优势，国内外铝合金反射镜大都采用了Al-Mg-Si合金。

铝合金材料的晶粒、第二相等组织状态对镜面加工质量有重要影响。2005年德国Jena Optronik公司发现Al-Mg-Si合金晶粒粗大时，加工后不足以获得超光滑光学镜面。国防科技大学彭小强等人研究发现，当Al-Mg-Si合金中存在大块杂质相时，制成的反射镜表面质量相对较低，且缺陷明显。由此可见，细化Al-Mg-Si合金的晶粒和粗大第二相是提高表面加工质量，获得超光滑镜面的基础和前提。

随着现代光学系统的发展，反射镜的反射率指标不断提升，为此，制备反射镜的原材料品质需相应提高，对原材料的晶粒和第二相组织提出了超细小、超均匀、各项同性的要求。而且由于反射镜对加工精度有极高的要求，为防止加工变形，要求镜面材料的残余应力小。常规低温大变形工艺虽可以细化部分Al-Mg-Si合金的晶粒组织，但材料内部残余应力过大，无法满足镜面合金的使用要求。为制备高品质铝合金反射镜材料，国外Newswander等人提出了采用“铸锭凝固成形+热等静压”工艺制备反射镜铝材，通过后续锻造/挤压工艺实现镜坯成形，但该工艺存在流程复杂、易形成氧化膜等局限性。

而国内关于Al-Mg-Si合金反射镜材料的制备技术尚无报道，高品质反射镜用铝材主要依赖进口，相关技术亟待突破。因此，开发一种Al-Mg-Si合金反射镜材料的制备方法，实现Al-Mg-Si合金晶粒细化、第二相细小均匀分布，提升Al-Mg-Si合金的镜面加工性能，为我国国防领域光学系统用反射镜的制备提供高品质坯料，具有很强的军事、经济和社会价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种均质细晶Al-Mg-Si合金镜面材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种均质细晶Al-Mg-Si合金镜面材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)高温多向镦拔：将均匀化后(均匀化采用工业常规的均匀化工艺，主要改善铸锭塑性、提高成分均匀性)的Al-Mg-Si合金铸锭随炉升温至500～540℃，采用多向镦拔工艺制备得到均质坯料；

(2)高温固溶：将步骤(1)得到的均质坯料进行高温固溶处理；

(3)深冷多向压缩：将步骤(2)高温固溶处理后的坯料加工成长方体结构，置于液氮中浸泡降温，然后进行多向压缩；

(4)热处理：将步骤(3)后的试样进行热处理，完成均质细晶Al-Mg-Si高温合金镜面材料的制备。