專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高強(qiáng)高韌性gh2132棒絲材的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型鋁合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生
產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
作為一種具有良好的抗松弛性能和抗氧化、耐腐蝕性能的GH2132棒絲材，已被廣泛應(yīng)用于航空緊固件。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家(如美國(guó)等)航空緊固件GH2132的強(qiáng)度早已達(dá)到llOOMPa，而國(guó)內(nèi)GH2132合金棒材室溫拉伸性能使用GB/T 14997-94，其中抗拉強(qiáng)度O b=931MPa, O s=617MPa, 8 =20%, v =40%。與十幾年前 GB177-82 (其中 o b = 930MPa，6 =20%, ￥=40%)基本相同，國(guó)內(nèi)必須提高其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，使航空飛行的安全性和使用條件更加符合時(shí)代的發(fā)展。大量的研究表明，GH2132棒絲材變形后進(jìn)行熱處理時(shí)很容易發(fā)生晶粒長(zhǎng)大和碳化物的析出，這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度和塑性的同時(shí)下降，因此冷變形后GH2132棒絲材合理的熱處理制度決定著其棒材的機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)度級(jí)別IlOOMPa以上的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，該工藝生產(chǎn)出的GH2132棒絲材晶粒度能達(dá)到10級(jí)以上，Y '強(qiáng)化相的大小和分布隨著熱處理參數(shù)發(fā)生變化。本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，通過(guò)真空感應(yīng)爐和電渣重熔冶煉，然后以變形工藝和熱處理相結(jié)合的工藝生產(chǎn)GH2132棒絲材。本發(fā)明提供的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，所述變形工藝是鍛造開(kāi)坯、熱軋以及冷拔相結(jié)合的工藝。本發(fā)明提供的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，所述鍛造開(kāi)坯和熱軋的加熱溫度為1140°C ±10°C，停鍛和停軋溫度高于900°C。本發(fā)明提供的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，冷拔前必須進(jìn)行940 IOOO0C (優(yōu)選為950°C ±10°C)固溶處理；冷拔后進(jìn)行熱處理制度。本發(fā)明提供的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，所述熱處理制度有兩種一是固溶+時(shí)效制度；二是直接時(shí)效制度。本發(fā)明提供的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，所述固溶+時(shí)效制度為9000C ±10°C 固溶 2. 5h，油冷，720°C ± 10°C，16h + 660°C ± 10°C，16h 空冷，保證 8 > 22%時(shí)，抗拉強(qiáng)度能達(dá)到1200MPa。本發(fā)明提供的高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，所述直接時(shí)效制度為6800C ±10°C直接時(shí)效，保證5 > 12%時(shí)，抗拉強(qiáng)度能達(dá)到1400MPa。本發(fā)明工藝生產(chǎn)GH2132棒材是通過(guò)細(xì)化晶粒組織和控制強(qiáng)化相Y '析出進(jìn)行的，加工和熱處理方式簡(jiǎn)單、普遍，適用性廣，工藝穩(wěn)定，可用于一般企業(yè)大批量直接生產(chǎn)。該工藝生產(chǎn)的GH2132棒絲材抗拉強(qiáng)度G b > 1200MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工程指標(biāo)llOOMPa，是一種安全系數(shù)極高的航空緊固件用棒材。


圖I為GH2132合金熱軋后固溶的金相組織；GH2132合金熱軋后直接在空氣中冷卻，會(huì)析出Y y、n及碳化物等，而固溶能將這些析出相重溶到Y(jié)奧氏體基體中，其室溫組織為等軸晶的單相的、奧氏體。圖2為GH2132合金固溶后冷拔的掃描照片；GH2132合金經(jīng)過(guò)冷拔后晶粒會(huì)發(fā)生變形，隨著冷變形量的增大，冷變形后的晶粒組織發(fā)生變形程度越大，晶粒數(shù)量也越多，即加工硬化程度也越大。圖3為GH2132合金冷拔后經(jīng)過(guò)固溶+時(shí)效制度處理后的掃描圖像；GH2132合金冷變形后經(jīng)過(guò)900°C ±10°C固溶2. 5h后，晶粒發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶的程度到達(dá)極限值，為等 軸晶，同時(shí)2. 5h固溶時(shí)間也為時(shí)效充分析出Y '相作好了準(zhǔn)備。白色小質(zhì)點(diǎn)為Y '析出相，分為大顆粒狀和彌散小質(zhì)點(diǎn)，保證合金具有良好的綜合性能，一般來(lái)說(shuō)，冷變形后合金的機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性變差，二級(jí)時(shí)效比一級(jí)時(shí)效更有利于合金性能的穩(wěn)定性，第一次時(shí)效應(yīng)在比通常采用的時(shí)效溫度較高的溫度下進(jìn)行，隨后在比通常時(shí)效溫度較低的溫度下進(jìn)行第二次時(shí)效。第一次時(shí)效可使析出相Y '聚集長(zhǎng)大，并逐漸顆粒化，從而使合金的塑性、韌性得到提高，缺口的敏感性下降。然后在低的溫度下進(jìn)行第二次時(shí)效，增加Y '相的析出量，并改善其分布，使合金的屈服強(qiáng)度得到提高。圖4為GH2132合金冷拔后經(jīng)過(guò)直接時(shí)效制度處理后的掃描圖像；GH2132合金冷變形后680°C ±10°C直接時(shí)效后，晶粒會(huì)發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這方面會(huì)促使強(qiáng)度的降低和塑性的降低，與此同時(shí)，會(huì)析出白色質(zhì)點(diǎn)相，這會(huì)促使強(qiáng)度的提高和塑性的降低，通過(guò)回復(fù)和再結(jié)晶、Y'相析出這兩方面的雙重的作用，最終能得到優(yōu)異的綜合性能。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例一、材料熔煉本實(shí)驗(yàn)所用的GH2132合金是經(jīng)真空感應(yīng)爐和電渣重熔冶煉的，首先經(jīng)真空感應(yīng)爐冶煉成0190錠子，然后再以0190合金作自耗電極，經(jīng)電渣重熔到0300的結(jié)晶器。二、鍛造和熱軋將電渣重熔后的釘子在1140°C進(jìn)行均勻化處理，空冷，鍛造開(kāi)坯成170X170的方坯，之后在1140°C保溫后熱軋成0 37的棒材，然后在1080°C均勻化保溫后熱軋成0 9的盤(pán)條。三、冷拔絲材盤(pán)圓在950°C退火I. 5h后，在拔絲機(jī)進(jìn)行冷拔，累積變形量不超過(guò)80%。四、熱處理冷拔后的絲材可以通過(guò)兩種熱處理制度進(jìn)行強(qiáng)化，一是固溶+時(shí)效制度9000C ±10°C 固溶 2. 5h，油冷，720°C ± 10°C，16h + 660°C ± 10°C，16h 空冷；二是直接時(shí)效制度680°C ±10°C直接時(shí)效。
實(shí)施例IGH2132絲材經(jīng)過(guò)冶煉、熱加工、冷拔變形量為33%，分別進(jìn)行兩種強(qiáng)化熱處理后的室溫拉伸性能見(jiàn)表I :表1GH2132合金的室溫拉伸性能
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于通過(guò)真空感應(yīng)爐和電渣重熔冶煉，然后以變形工藝和熱處理相結(jié)合的工藝生產(chǎn)GH2132棒絲材。
2.按照權(quán)利要求I所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述變形工藝是鍛造開(kāi)坯、熱軋以及冷拔相結(jié)合的工藝。
3.按照權(quán)利要求2所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述鍛造開(kāi)坯和熱軋的加熱溫度為1140°C ±10°C，停鍛和停軋溫度高于900°C。
4.按照權(quán)利要求2所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于冷拔前必須進(jìn)行940 1000°C固溶處理。
5.按照權(quán)利要求4所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于冷拔前必須進(jìn)行950°C ±10°C固溶處理。
6.按照權(quán)利要求2所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于冷拔后進(jìn)行熱處理制度。
7.按照權(quán)利要求6所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述熱處理制度有兩種一是固溶+時(shí)效制度；二是直接時(shí)效制度。
8.按照權(quán)利要求7所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述固溶+ 時(shí)效制度為900° C±10°C 固溶 2.5h，油冷，720°C ±10°C，16h + 660°C ±10°C，16h 空冷。
9.按照權(quán)利要求7所述高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述直接時(shí)效制度為680°C ±10°C直接時(shí)效。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材的生產(chǎn)工藝，該工藝通過(guò)真空感應(yīng)爐和電渣重熔冶煉，然后以變形工藝和熱處理相結(jié)合的工藝生產(chǎn)高強(qiáng)高韌性GH2132棒絲材。該GH2132棒絲材的強(qiáng)度可以通過(guò)設(shè)定熱處理制度進(jìn)行控制，且隨著對(duì)塑性的不同要求，所相應(yīng)的強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。此工藝生產(chǎn)GH2132棒材是通過(guò)細(xì)化晶粒組織和控制強(qiáng)化相γˊ析出進(jìn)行的，加工和熱處理方式簡(jiǎn)單、普遍，適用性廣，工藝穩(wěn)定，可用于一般企業(yè)大批量直接生產(chǎn)。該工藝生產(chǎn)的GH2132棒絲材抗拉強(qiáng)度σb＞1200MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工程指標(biāo)1100MPa，是一種安全系數(shù)極高的航空緊固件用棒材。
文檔編號(hào)C21D8/06GK102719642SQ20121020882
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者孔凡亞, 陳亞文, 陳琪 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所