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CN108971227A - 一种轻质高强铝合金复合板及其制备方法 - Google Patents

一种轻质高强铝合金复合板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强铝合金复合板，包括铝合金板和镁锂锌合金板；所述铝合金板和镁锂锌合金板采用冷轧工艺复合而成；所述铝合金板包覆在所述镁锂锌合金板的两侧，且所述镁锂锌合金板占所述铝合金复合板总厚度的30～45%；所述制备方法步骤包括：制备铝合金板和镁锂锌合金板；铝合金板表面处理；镁锂锌合金板表面处理；复合成预轧制板；轧制及退火处理；时效处理。本发明通过合理的合金成分配比设计及先将分别轧制铝合金板和镁锂锌合金板，再将两者冷轧复合的成型工艺设计，使得制备得到的铝合金板的抗拉强度、延伸率，尤其是比强度得到显著提高，提高了铝合金的综合性能，在需要高强、轻质铝合金板的领域具有广阔的应用前景。

Description

一种轻质高强铝合金复合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金板领域，特别是涉及一种轻质高强铝合金复合板及其制备方法。
背景技术
含有Mg-Li系合金的铝合金板具有质轻、高比强度及高比刚度等突出的特点，在航空、航天等领域具有广阔的应用前景。
现有铝合金板大都采用含有各含金组分的铝锭经直接轧制、退火得到相应的板材，这种方法制备的板材，由于其中的部分金属元素之间会存在相互混合困难等问题而产生杂质，使得成型后的铝合金板材的整体性能受到很大的影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种轻质高强铝合金复合板及其制备方法，能够解决现有铝合金板材存在的上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种轻质高强铝合金复合板，包括：铝合金板和镁锂锌合金板；所述铝合金板和镁锂锌合金板采用冷轧工艺复合而成；所述铝合金板包覆在所述镁锂锌合金板的两侧，且所述镁锂锌合金板占所述铝合金复合板总厚度的30～45%。
在本发明一个较佳实施例中，所述铝合金板包括如下重量百分比的合金组分：Si0.71～0.75%、Fe 0.65～0.68%、Cu 0.11～0.14%、Mn 0.06～0.068%、Mg 0.02～0.03%、Cr0.06～0.065%、Zn 0.05～0.15%、Ti 0.035～0.04%、余量为Al。
在本发明一个较佳实施例中，所述镁锂锌合金板包括质量比为1～2:8～9:1的镁锭、锂锭和锌锭；其中，所述镁锭、锂锭和锌锭中的镁、锂和锌的纯度均高于99.98%。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种轻质高强铝合金复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备铝合金板和镁锂锌合金板：通过合金熔炼、热轧成坯、时效处理、冷轧及退火处理步骤，分别制备所述铝合金板和镁锂锌合金板；
（2）铝合金板表面处理：将步骤（1）中得到的铝合金板置入毛化箱内，然后用氮气气流携带铝粉微粒喷向铝合金板的一个表面，以去除其表面的氧化层，并在其表面形成微细的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝合金板表面的铝粉颗粒；
（3）镁锂锌合金板表面处理：将步骤（1）中得到的镁锂锌合金板置入另一个毛化箱内，然后用氮气气流携带铝粉微粒喷向镁锂锌的两个表面，以去其表面的氧化层，并在镁锂锌合金板表面形成微细的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净镁锂锌合金板表面的铝粉颗粒；
（4）复合成预轧制板：将步骤（2）和（3）中表面处理后的铝合金板和镁锂锌合金板从毛化箱内取出后，按照铝合金板、镁锂锌合金板和铝合金板的顺序迅速复合成预轧制板，并在其外包裹上一层铝箔；
（5）轧制及退火处理：将步骤（4）中得到的包裹有铝箔的预轧制板进行冷轧处理和退火处理；
（6）时效处理：将步骤（5）中经过三次冷轧和三次退火处理后的合金板放置在自然环境中时效处理12h以上，然后进行裁剪应用。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述冷轧处理的条件为：轧制压下率为所述预轧制板总厚度的68～70%。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述退火处理的工艺条件为：现在400～450℃下退火5～10min，然后再300～310℃下退火40～60min。
本发明的有益效果是：本发明一种轻质高强铝合金复合板，其通过合理的合金成分配比设计及先将分别轧制铝合金板和镁锂锌合金板，再将两者冷轧复合的成型工艺设计，使得制备得到的铝合金板的抗拉强度、延伸率，尤其是比强度得到显著提高，提高了铝合金的综合性能，在需要高强、轻质铝合金板的领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
本发明揭示了一种轻质高强铝合金复合板，包括：铝合金板和镁锂锌合金板；所述铝合金板和镁锂锌合金板采用冷轧工艺复合而成；所述铝合金板包覆在所述镁锂锌合金板的两侧，且所述镁锂锌合金板占所述铝合金复合板总厚度的30～45%。
所述铝合金板包括如下重量百分比的合金组分：Si 0.71～0.75%、Fe 0.65～0.68%、Cu 0.11～0.14%、Mn 0.06～0.068%、Mg 0.02～0.03%、Cr 0.06～0.065%、Zn 0.05～0.15%、Ti 0.035～0.04%、余量为Al。
所述镁锂锌合金板包括质量比为1～2:8～9:1的镁锭、锂锭和锌锭；其中，所述镁锭、锂锭和锌锭中的镁、锂和锌的纯度均高于99.98%。
上述轻质高强铝合金复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备铝合金板和镁锂锌合金板：通过合金熔炼、热轧成坯、时效处理、冷轧及退火处理步骤，分别制备所述铝合金板和镁锂锌合金板；
具体地：所述铝合金板的制备方法为：
将含有上述合金组分的铝合金锭置入熔炼炉中，在惰性气体氮气气氛的环境下，在温度为550℃的加热炉内熔炼处理8h，稍冷至520℃出炉，并置入轧制机中，在280℃的加热条件下轧制成坯料，并将该坯料放置在25℃左右的室内环境中时效处理6h以上；将上述时效处理后的坯料进行三次冷轧处理和三次退火处理，且每次冷轧处理后直接进行退火处理，然后再进行下一次冷轧处理，具体地，现在轧制机中进行第一次冷粗轧处理，轧制压下率为10%，然后进行退火处理，退火的工艺条件为：380℃，15h；退火处理后，进行第二次冷中轧处理，轧制压下率为5%；然后进行退火处理，退火的工艺条件为：300℃，10h；退火处理后，进行第三次冷精轧处理，轧制压下率为2%；然后进行退火处理，退火的工艺条件为：240℃，8h；将上述经过三次冷轧和三次退火处理后的坯料放置在自然环境中时效处理12h以上，得到铝合金板备用；
所述铝合金板的制备方法为：
将镁锭。锂锭和锌锭按配方加入熔炼炉中，在惰性气体氮气气氛的环境下，
在温度为260～280℃的熔炼炉中保温2h，然后出炉并置入轧制机内，在260～280℃下热轧成坯，并将该坯料放置在25℃左右的室内环境中时效处理6h以上，备用；
（2）铝合金板表面处理：将步骤（1）中得到的铝合金板置入毛化箱内，然后用氮气气流携带占气流体积30%的铝粉微粒以2m/min的速率连续喷向铝合金板一个表面20min以上，并在其表面形成微细的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝合金板表面的铝粉颗粒；
（3）镁锂锌合金板表面处理：将步骤（1）中得到的镁锂锌合金板置入另一个毛化箱内，然后氮气气流携带占气流体积30%的铝粉微粒以2m/min的速率连续喷向镁锂锌合金板的两个表面20min以上，并在镁锂锌合金板表面形成微细的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净镁锂锌合金板表面的铝粉颗粒；
（4）复合成预轧制板：将步骤（2）和（3）中表面处理后的铝合金板和镁锂锌合金板从毛化箱内取出后，按照铝合金板、镁锂锌合金板和铝合金板的顺序迅速复合成预轧制板，并使铝合金板的毛化面朝向所述镁锂锌合金板的毛化面，并在其外包裹上一层铝箔；
（5）轧制及退火处理：将步骤（4）中得到的包裹有铝箔的预轧制板进行冷轧处理和退火处理；所述冷轧处理的条件为：轧制压下率为所述预轧制板总厚度的68～70%。所述退火处理的工艺条件为：现在400～450℃下退火5～10min，然后再300～310℃下退火40～60min。
（6）时效处理：将步骤（5）中经过三次冷轧和三次退火处理后的合金板放置在自然环境中时效处理12h以上，然后进行裁剪应用。
上述方法得到的铝合金板，经测试，其其抗拉强度300～325MPa，延伸率≥5.0%，其比强度比现有方法制备的铝合金板的比强度提高5倍以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轻质高强铝合金复合板，其特征在于，包括：铝合金板和镁锂锌合金板；所述铝合金板和镁锂锌合金板采用冷轧工艺复合而成；所述铝合金板包覆在所述镁锂锌合金板的两侧，且所述镁锂锌合金板占所述铝合金复合板总厚度的30～45%。
2.根据权利要求1所述的轻质高强铝合金复合板，其特征在于，所述铝合金板包括如下重量百分比的合金组分：Si 0.71～0.75%、Fe 0.65～0.68%、Cu 0.11～0.14%、Mn 0.06～0.068%、Mg 0.02～0.03%、Cr 0.06～0.065%、Zn 0.05～0.15%、Ti 0.035～0.04%、余量为Al。
3.根据权利要求1所述的轻质高强铝合金复合板，其特征在于，所述镁锂锌合金板包括质量比为1～2:8～9:1的镁锭、锂锭和锌锭；其中，所述镁锭、锂锭和锌锭中的镁、锂和锌的纯度均高于99.98%。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的轻质高强铝合金复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备铝合金板和镁锂锌合金板：通过合金熔炼、热轧成坯、时效处理、冷轧及退火处理步骤，分别制备所述铝合金板和镁锂锌合金板；
（2）铝合金板表面处理：将步骤（1）中得到的铝合金板置入毛化箱内，然后用氮气气流携带铝粉微粒喷向铝合金板的一个表面，以去除其表面的氧化层，并在其表面形成微细的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝合金板表面的铝粉颗粒；
（3）镁锂锌合金板表面处理：将步骤（1）中得到的镁锂锌合金板置入另一个毛化箱内，然后用氮气气流携带铝粉微粒喷向镁锂锌的两个表面，以去其表面的氧化层，并在镁锂锌合金板表面形成微细的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净镁锂锌合金板表面的铝粉颗粒；
（4）复合成预轧制板：将步骤（2）和（3）中表面处理后的铝合金板和镁锂锌合金板从毛化箱内取出后，按照铝合金板、镁锂锌合金板和铝合金板的顺序迅速复合成预轧制板，并在其外包裹上一层铝箔；
（5）轧制及退火处理：将步骤（4）中得到的包裹有铝箔的预轧制板进行冷轧处理和退火处理；
（6）时效处理：将步骤（5）中经过三次冷轧和三次退火处理后的合金板放置在自然环境中时效处理12h以上，然后进行裁剪应用。
5.根据权利要求4所述的轻质高强铝合金复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述冷轧处理的条件为：轧制压下率为所述预轧制板总厚度的68～70%。
6.根据权利要求4所述的轻质高强铝合金复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述退火处理的工艺条件为：现在400～450℃下退火5～10min，然后再300～310℃下退火40～60min。
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