一種細化鋁合金晶粒的形變熱處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料加工技術領域，具體設及一種細化侶合金晶粒的形變熱處理方 法。
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【背景技術】
[0003] 侶合金因重量輕、資源豐富、綜合性能好，所W在機械、交通運輸、航天與軍事工業(yè) 等高新技術領域中的應用逐年增加，因此生產(chǎn)高質量的侶合金，尤其是制備組織均勻且細 化的侶合金材料變得十分必要。
[0004] 細化晶粒作為能同時提高材料的強度和塑性，從而可提高材料綜合力學性能的強 化方式，一直受到材料研究人員的廣泛關注。當前，就形變侶合金尤其是不可熱處理強化的 形變侶合金而言，細晶強化的研究主要集中在等徑轉角擠壓化CAP)、連續(xù)剪切變形(CCSS)、 累積社制(ARB)等大塑性變形技術（Severe plastic deformation,簡稱SPD)，通過劇烈 的塑性加工變形，使粗大晶粒破碎、細化。然而，大塑性變形技術制備細晶材料通常需要特 別大的變形量(有效應變ε通常需達到5~10) W及極其復雜的變形方式，所W通過運種技術 制備細晶材料時，在加工設備W及加工工件尺寸上有著很大的限制，工業(yè)上很難實現(xiàn)規(guī)模 化生產(chǎn)。
[000引工業(yè)上常規(guī)的侶合金板材制備工藝為鑄造-均勻化退火-熱社-冷社-再結晶退火， 然而，通過運種常規(guī)板材成形方式并不能實現(xiàn)細晶組織結構，并且加工過程中受第二相析 出狀態(tài)影響，最終退火后板材容易形成晶粒狹長粗大的組織狀態(tài)。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是：怎樣提供一種細 化侶合金晶粒的形變熱處理方法，使該工藝方法在加工設備及加工工件尺寸上不受限制， 采用該方法處理的侶合金板材具有均勻細小的細晶組織狀態(tài)，在強度和塑性等綜合力學性 能上均能得到提升。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：一種細化侶合金晶粒的形變 熱處理方法，包括如下步驟： 1) 初始材料再結晶退火:將侶合金在360~460°C保溫30~60min，使初始侶合金材料組織 到達再結晶狀態(tài)； 2) 預變形:將步驟1)再結晶退火后的侶合金材料冷卻至室溫后進行社制變形，社制變 形量控制在18~30%;所述社制變形量為第2)步處理中侶合金的厚度變化量/侶合金初始的 厚度； 3) 中間退火:將步驟2)預變形后的侶合金材料在260~290°C低溫退火處理24~168 h; 4) 成形變形:將步驟3)中間退火后的侶合金材料冷卻至室溫后進行社制變形，將總社 制變形量控制在80~96%;所述總社制變形量為第2)步和第4)步處理中侶合金總共的厚度變 化量/侶合金初始的厚度； 5)最終再結晶退火:將步驟4)社制成形的侶合金在260~310°C進行再結晶退火，處理時 間為0.5~24 h。
[0009] 相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、采用本發(fā)明方法對3000系侶合金板材進行處理，一方面預變形使板材組織中產(chǎn)生 的大量位錯亞結構，促使固溶的合金元素在低溫退火過程中于晶界/亞晶界處偏聚、析出， 從而對晶界/亞晶界起到釘扎作用，使板材組織結構趨向穩(wěn)定的狀態(tài)，抑制最終再結晶退火 時不連續(xù)再結晶過程;另一方面，合金元素沿晶界/亞晶界的偏聚、析出使得晶內(nèi)/亞晶內(nèi)位 錯的滑移、攀移更加容易進行;所W通過在最終社制成形之前引入預變形及低溫退火，改變 了合金元素的存在狀態(tài)及分布形式，促使板材在最終再結晶退火時發(fā)生連續(xù)再結晶，實現(xiàn)1 ~2WI1的細晶組織狀態(tài)，處理后的侶合金板材組織狀態(tài)為均勻細小的等軸晶。
[0010] 2、本發(fā)明工藝流程簡單，操作難度不大，普通工業(yè)生產(chǎn)設備即可進行相關步驟處 理，不受加工設備的限制，加工成本低廉，具有良好的可推廣性。
[0011] 3、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明方法不僅限于中小尺寸產(chǎn)品的制造，還可W用于制造 大尺寸的產(chǎn)品，不受加工工件尺寸上的限制，具有良好的適用性。
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【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明方法工藝流程示意圖； 圖2為實施例1侶合金板縱截面組織圖； 圖3為對比例1侶合金板縱截面組織圖； 圖4為對比例2侶合金板縱截面組織圖； 圖5為對比例3侶合金板縱截面組織圖。
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【具體實施方式】
[0015] 下面結合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本實施案例在W 本發(fā)明技術為前提下進行實施，現(xiàn)給出詳細的實施方式和具體的操作過程，來說明本發(fā)明 具有創(chuàng)造性，但本發(fā)明的保護范圍不限于W下的實施例。
[0016] 本發(fā)明方法工藝流程示意圖如圖1所示，本發(fā)明方法先對侶合金進行初始再結晶 退火，隨后水冷至室溫進行社制預變形，接著對預變形后的侶合金進行中間退火，并冷卻至 室溫進行社制成形變形，最終對社制成形的侶合金進行再結晶退火處理，完成對侶合金晶 粒的細化工藝。
[0017] 下述實施例中，采用的侶合金材料為3000系侶合金，即Al-Mn合金，初始熱社成形 板材厚度均為6 mm。
[001引實施例1 一種細化侶合金晶粒的形變熱處理方法，包括如下步驟： 1)將初始厚度為6 mm的Al-1.2Mn侶合金板(該合金中Μη的質量百分含量為1.2%)在 410°C保溫60min，使其組織達到再結晶狀態(tài)； 2) 將步驟1)再結晶退火后的侶合金材料水冷至室溫后進行社制變形，社制變形量為 20%； 3) 將步驟2)預變形后的侶合金材料在275°C進行長時間低溫退火，處理時間為72h，改 變侶合金材料中合金元素的存在形式及分布狀態(tài)； 4) 將步驟3)中間退火后的侶合金材料冷卻至室溫后進行社制變形，總社制變形量為 92%； 5) 將步驟4)社制成形的侶合金在280°C進行再結晶退火，處理時間為lOh，使成形侶合 金板材實現(xiàn)細晶組織狀態(tài)。
[0019] 對本實施例制得的細晶狀態(tài)樣品進行組織觀察，觀察面為板材的縱截面;將觀察 面通過砂紙水磨平整，然后再對樣品進行電解拋光。將電解拋光后的樣品在電子顯微鏡下 進行EBSD(電子背散射衍射)實驗，觀察其相應的組織形貌;實驗結果如圖2所示:經(jīng)本實施 例方法處理后的Al-1.2Mn板材，組織狀態(tài)為均勻、細小的等軸晶，平均晶粒尺寸約為1.6 μ ΓΠ 〇
[0020] 對比例1 將初始厚度為6mm的Α1-1.2Μη侶合金板進行社制變形，總社制變形量為92%;然后在 280°C進行等溫退火，處理時間為lOh。
[0021] 電解拋光后的本對比例樣品進行EBSD實驗，觀察其相應的組織形貌。結果如圖3所 示:經(jīng)本對比例方法處理后的Al-1.2Mn板材，組織呈典型的沿社制方向分布的社制條帶結 構，條帶中分布有大量小角度晶界，表明其組織為顯著的回復態(tài)組織特征。
[0022] 對比例2 將初始厚度為6mm的侶合金板進行社制變形，總社制變形量為92%。然后在340°C進行等 溫退火，處理時間為化。
[0023] 電解拋光后的本對比例樣品進行邸SD實驗，觀察期相應的組織形貌。結果如圖4所 示:經(jīng)本對比例方法處理后的Al-1.2Mn板材組織中，再結晶已經(jīng)完成，再結晶晶粒