[发明专利]一种高性能铝合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能铝合金的制备方法，属于铝合金的制备技术领域，所述制备方法包括以下步骤：两种不同化学成分的铝合金粉末球磨混合均匀，压制成预置坯，将所述预置坯在铝合金半固态温度下进行部分重熔，结束后取出放入预热好的模具中进行触变成形，即可得到所述高性能铝合金，本发明通过晶粒尺寸异质性和晶粒化学成分异质性相结合，在塑性变形过程中引起材料非均匀塑性变形，有效抑制应变局域化并提供额外的加工硬化能力，能在提高铝合金强度的同时增加其塑性，进而获得良好的强度和塑性匹配。

技术领域

本发明涉及铝合金的制备技术领域，特别是涉及一种高性能铝合金的制备方法。

背景技术

铝合金由于密度低、耐腐蚀性强、易导热导电、塑性和加工性能良好、成本低等一系列优点，在航空、航天、船舶、核工业及兵器工业等领域得到了广泛的应用。然而大部分牌号的铝合金，如Al-Mg-Si系列铝合金强度中等，在很大程度上限制了其作为结构材料在工业中的大规模应用。常用提高铝合金强度的方法是晶粒细化和加入增强体复合化，前者在将晶粒尺寸降低至亚微米甚至纳米级别时，由于晶粒内部空间限制不能有效存储位错，导致塑性急剧下降；后者通过增强体承载载荷和引入额外位错产生强化，但增强体(一般为微米级)易在变形过程中形成裂纹源造成材料过早失效，致使塑性下降严重。即上述两种技术虽能在很大程度上提升铝合金的强度，但以牺牲塑性为代价，如何在提高铝合金强度的同时，保持甚至提升其塑性是材料研究者所面临的主要挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于晶粒尺寸异质性和晶粒化学成分异质性相结合的粉末触变成形技术制备高性能铝合金的方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：两种不同化学成分的铝合金粉末球磨混合均匀，压制成预置坯，将所述预置坯在铝合金半固态温度下进行部分重熔，结束后取出放入预热好的模具中进行触变成形，即可得到所述高性能铝合金。

进一步地，所述球磨时间为0.5h-4h，球料比为(4-6):1，转速为100r/min-120r/min。

进一步地，所述压制成预置坯的温度为150℃-320℃。

进一步地，所述压制成预置坯的压力为200MPa-400MPa。

进一步地，所述半固态温度为460℃-680℃，触变成形的液相率为20％-40％，部分重熔温度为580℃-640℃。

进一步地，所述部分重熔时间为40min-120min。

进一步地，模具预热温度为150℃-350℃。

本发明还提供由所述的制备方法制备得到的高性能铝合金。

本发明通过引入特定的结构异质性引起材料非均匀塑性变形，有效抑制应变局域化并提供额外的加工硬化能力，进而获得良好的强度和塑性匹配。提出一种利用晶粒尺寸异质性和晶粒化学成分异质性相结合来同时提高铝合金材料强度和塑性的材料强韧化思路及相应的制备方法，以解决在提高铝合金强度的同时，提升其塑性的问题。

本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明所制备材料组织由粗晶加细晶构成，其中粗晶为未熔化的初生相颗粒，细晶是从液相凝固而来的二次凝固组织，该法制备的铝合金材料具有晶粒尺寸异质性(粗晶+细晶)；

(2)利用粉末触变成形方法的混粉步骤将不同化学成分的铝合金粉末颗粒混合在一起，能够获得晶粒化学成分异质性；