[发明专利]一种高固相率水淬半固态浆料热挤压铝合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高固相率水淬半固态浆料热挤压铝合金的制备方法，首先采用单工位制浆机制备出微观晶粒组织细小、圆整且分布均匀的铝合金半固态浆料，对浆料进行水淬，然后通过热挤压工艺获得微观组织进一步细小，且更为致密的铝合金型材，该型材在T6态下具有高强高韧的特点。本发明采用高固相率半固态浆料热挤压工艺研发具有良好的强韧性铝合金型材具有高的强度和刚度，可广泛应用于航空航天、轨道交通和汽车等领域。

技术领域

本发明涉及一种高强韧铝合金型材的制备方法，是通过旋转热平衡法制备高固相率半固态浆料，然后采用热挤压工艺获得高强韧铝合金型材的制备方法，属于高性能铝合金材料领域。

背景技术

高固相率半固态浆料热挤压工艺所制备出的铝合金型材具有较高强度的同时还具有良好的延伸率。使用普通坯料进行热挤压后，微观晶粒组织得到明显细化，但晶粒形貌不规则，晶粒尺寸仍显粗大。同时，在获得较高强度之后，其延伸率会大打折扣；使用半固态压铸，合金材料可以得到较高的强度和良好的延伸率，但合金晶粒组织尺寸相对较大，力学性能仍显不足；另外，进行压铸步骤时需要对料筒等设备进行重新设计，且压铸工艺与普通压铸存在较大差异，规模化生产时，压铸机要重新购买，生产成本高。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供了一种高固相率水淬半固态浆料热挤压铝合金的制备方法。本发明获得的高强韧铝合金型材在具有高强度的同时还具有良好的延伸率，可广泛应用于汽车、通讯、航空航天等众多领域。

本发明高固相率水淬半固态浆料热挤压铝合金的制备方法，是在半固态制浆工艺的基础上结合热挤压工艺，进而得到所需高强韧铝合金型材。此方法通过半固态制浆技术获得高固相率铝合金半固态浆料后进行水淬，将水淬高固相率半固态浆料作为热挤压坯料，相较于普通热挤压，在坯料状态就已经将微观晶粒组织进行尺寸细化和形貌圆整化，在经过热挤压后，晶粒尺寸进一步减小，形貌保持圆整，晶粒分布更加致密，从而保证了合金材料有较高强度的同时还具有更好的延伸率。具体包括如下步骤：

步骤1：采用单工位半固态制浆机制备水淬2618铝合金半固态浆料，然后进行分级均匀化退火。分级均匀化退火工艺为420℃/6h+510℃/24h，升温速率为6.67℃/min，最后随炉冷却。

步骤2：将步骤1获得2618铝合金水淬半固态坯料放入挤压模具中进行热挤压；

步骤3：将步骤2获得挤压件进行525℃/1.5h+180℃/16h的热处理。

优选的，步骤1中，单工位制浆机参数：旋转速度为100rpm，旋转时间为80s。

优选的，步骤1中，浆料温度为613～618℃时停止制浆工作。

优选的，步骤2中，挤压坯料在保温炉中以480℃保温40～60min。

优选的，步骤2中，热挤压模具使用履带式陶瓷加热片加热到320℃，挤压速率0.001s^-1，挤压压力为320MPa。

优选的，步骤2中，挤压比为9:1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用半固态制浆技术优点和热挤压工艺优点相结合，获得所需状态的合金材料，进而获得强度和韧性都比较高的铝合金材料。

本发明制备方法工艺简单，对工艺设备要求低，制备所得铝合金型材具有高的强度和韧性，可广泛应用与汽车、通讯、航空航天等领域。

附图说明

图1为经过水淬之后的半固态浆料金相图，晶粒较细小、形貌圆整、分布均匀。

图2为实施例1中挤压比为9:1的普通铸态坯料，未退火进行热挤压+T6态后的金相图，晶粒尺寸有所减小，晶粒被拉长，以长条状存在，微观组织分布不均匀。