本發(fā)明屬于鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)晶鋁合金及其制備方法，獲得超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的鋁合金。

技術(shù)背景

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，因其具有比重小、導(dǎo)熱性好、易于成型、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材、電力和電子工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)以及石油化工等行業(yè)，其用量?jī)H次于鋼。

鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。形變鋁合金能承受壓力加工，可加工成各種形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、建筑用門(mén)窗等；形變鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過(guò)熱處理來(lái)提高機(jī)械性能，只能通過(guò)冷加工變形來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等?？蔁崽幚韽?qiáng)化型鋁合金可以通過(guò)淬火和時(shí)效等熱處理手段來(lái)提高機(jī)械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。

A-OP 鋁合金（主要成分在GB/T 3190-2008標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)），是一種含有鎂和硅元素的合金材料，具有好的機(jī)械性質(zhì)，可以進(jìn)行熱處理及焊接是目前應(yīng)用最廣的鋁合金。A-OP鋁合金熱擠壓制品在熱擠壓后的組織中形成粗大晶?；虼慊鸷?，會(huì)在制品斷面周邊形成粗大的再結(jié)晶區(qū)，稱為粗晶組織，它是鋁合金擠壓制品中常見(jiàn)的缺陷，導(dǎo)致后續(xù)加工過(guò)程中制品表面起皺、氧化后表面花斑、色差等問(wèn)題，更為嚴(yán)重的是會(huì)造成鋁合金材料的力學(xué)性能劇烈下降，在使用過(guò)程中過(guò)早失效，從而嚴(yán)重地限制了A-OP鋁合金在高品質(zhì)、高性能要求領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著航空航天工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、電子工業(yè)等的迅速發(fā)展，對(duì)A-OP鋁合金擠壓制品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，既要求制品無(wú)粗晶環(huán)，又要求制品有較高的力學(xué)性能，如何保證A-OP鋁合金在熱擠壓和熱處理過(guò)程中組織細(xì)化是長(zhǎng)期困擾國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。目前，對(duì)鋁合金擠壓制品粗晶組織的形成機(jī)理還沒(méi)有形成一致共識(shí)，至今在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)還沒(méi)有消除粗晶環(huán)的有效方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的另一目的在于提供一種超細(xì)晶A-OP鋁合金的制備方法，達(dá)到抑制晶粒的尺寸生長(zhǎng)，形成均勻的超細(xì)晶A-OP鋁合金。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種超細(xì)晶A-OP鋁合金的制備方法，其順次包括以下步驟

1）熔鑄：將A-OP鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開(kāi)始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為0.11%-0.13%，Cr元素的添加量為0.2%-0.22%，余量為A-OP鋁合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；

2）熱擠壓成型：錠坯經(jīng)熱擠壓在模具中形成所需形狀的坯材；

3）熱處理： 擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理；

4）拉伸矯直；

5）鋸切；

6）檢測(cè)合格后獲得成品。

本發(fā)明中添加了Mn元素和Cr元素，少量Mn元素和Cr元素的存在，可以有效形成均勻細(xì)小的彌散體，在加熱過(guò)程中釘扎亞晶晶界，阻止晶界遷移，從而達(dá)到抑制晶粒尺寸生長(zhǎng)的目的。同時(shí)添加Cr元素還可以抵消銅對(duì)抗蝕性的不良影響。

本發(fā)明中所采用的模具為平模。

由于A-OP鋁合金在熱擠壓過(guò)程中產(chǎn)生粗晶的原因是熱擠壓過(guò)程中模具工作帶部位對(duì)鋁合金外層金屬高溫和強(qiáng)烈的摩擦，導(dǎo)致型材內(nèi)、外層金屬流動(dòng)變形時(shí)存在較大應(yīng)變速率差，從而使合金表面應(yīng)變能聚集升高，外層組織發(fā)生粗化；熱處理過(guò)程中，溫升達(dá)到了A-OP合金再結(jié)晶激活溫度，表面聚集的應(yīng)變能得到釋放，發(fā)生再結(jié)晶粗化現(xiàn)象，產(chǎn)生了外層粗晶。因此為了減少或降低內(nèi)外層金屬流動(dòng)的差異，本發(fā)明采用的反向擠壓可以實(shí)現(xiàn)金屬的均勻流動(dòng)，進(jìn)一步防止發(fā)生結(jié)晶粗化現(xiàn)象；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為460-490℃，擠壓筒溫度為，420-450℃，平模溫度為400-500℃。

本發(fā)明中，所述T6熱處理中，固溶溫度為525-540℃，保溫1-3小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間小于等于10秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170-180℃，時(shí)間為6-10小時(shí)。

本發(fā)明中，所述拉伸矯直步驟中，拉伸量為1-5%。

一種超細(xì)晶A-OP鋁合金，其包括A-OP鋁合金和在A-OP鋁合金中添加Mn元素和Cr元素，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為0.11%-0.13%，Cr元素的添加量為0.2%-0.22%，余量為A-OP鋁合金；所述超細(xì)晶A-OP鋁合金的晶粒平均尺寸為500nm-30μm。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)添加Mn元素和Cr元素調(diào)整A-OP鋁合金成分的比例，在加熱過(guò)程中達(dá)到抑制晶粒生長(zhǎng)，從而阻止了粗晶的形成，獲得的無(wú)粗晶環(huán)的超細(xì)A-OP鋁合金平均晶粒尺寸在30μm以下，本發(fā)明的制備方法易于操作，效果明顯。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種超細(xì)晶A-OP鋁合金，其是順次通過(guò)以下步驟制備而成

1）熔鑄：將A-OP鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開(kāi)始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為0.11%，Cr元素的添加量為0.2%，余量為A-OP鋁合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；

2）熱擠壓成型：錠坯經(jīng)熱擠壓在模具中形成所需形狀的坯材；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為460℃，擠壓筒溫度為，420℃，平模溫度為400℃；

3）熱處理： 擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理中，固溶溫度為540℃，保溫1小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間為9秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170℃，時(shí)間為10小時(shí)；

4）拉伸矯直，拉伸量為1%；

5）鋸切；

6）檢測(cè)合格后獲得成品。

實(shí)施例2

一種超細(xì)晶A-OP鋁合金，其是順次通過(guò)以下步驟制備而成

1）熔鑄：將A-OP鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開(kāi)始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為0.11%，Cr元素的添加量為0.2%，余量為A-OP鋁合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；

2）熱擠壓成型：錠坯經(jīng)熱擠壓在模具中形成所需形狀的坯材；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為490℃，擠壓筒溫度為， 450℃，平模溫度為500℃；

3）熱處理： 擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理中，固溶溫度為525℃，保溫3小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間9秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170℃，時(shí)間為8小時(shí)；

4）拉伸矯直，拉伸量為5%；

5）鋸切；

6）檢測(cè)合格后獲得成品。

實(shí)施例3

一種超細(xì)晶A-OP鋁合金，其是順次通過(guò)以下步驟制備而成

1）熔鑄：將A-OP鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開(kāi)始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為0.11%，Cr元素的添加量為0.2%，余量為A-OP鋁合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；

2）熱擠壓成型：錠坯經(jīng)熱擠壓與在模具中形成所需形狀的坯材；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為480℃，擠壓筒溫度為，420℃，平模溫度為450℃；

3）熱處理： 擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理中，固溶溫度為530℃，保溫2小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間9秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為180℃，時(shí)間為6小時(shí)；

4）拉伸矯直，拉伸量為3%；

5）鋸切；

6）檢測(cè)合格后獲得成品。

上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來(lái)限定本發(fā)明保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。