本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法。

背景技術(shù)：

鋁鎂合金作為工業(yè)應用中最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強度高等優(yōu)點。近年來，采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備高強度鋁鎂合金的研究逐漸增多。但是，由于所獲得的細晶鋁鎂合金通常具有較弱的加工硬化能力，因而韌性較低，進而限制其廣泛應用。而且目前，對大變形二元鋁鎂合金的高溫超塑性的研究也比較少，主要工作集中在低固溶鎂含量(≤3wt％)鋁合金室溫性能的研究。造成這一情況的原因在于以下兩點：首先，低固溶鎂含量鋁合金在高溫變形時熱穩(wěn)定差，極易發(fā)生晶粒長大，不利于超塑性的產(chǎn)生。其次，高固溶鎂含量鋁合金在大變形時極易產(chǎn)生裂紋，阻礙研究進行。本發(fā)明給出一種高強韌性及超塑性高固溶鎂含量鋁合金的制備方法，制備的合金具有多尺度混晶組織。室溫變形時，通過細晶與粗晶間的協(xié)調(diào)變形，有效的解決合金強韌性同時提高難的問題。同時，變形過程中引入大量空位，使得鎂原子在晶界處偏析，因而有效的抑制初期高溫變形中晶粒長大，同時，又可促進高溫變形過程中第二相的析出，最終促進超塑性產(chǎn)生。該方法工藝簡單、可靠，易于推廣，非常適用于制備具有高強韌性及超塑性的難變形高固溶鋁鎂合金，同時適用于其他難變形鎂合金及復合材料等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供了一種工藝可靠，易操作的用于制備具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法，該發(fā)明顯著提高了高固溶鋁鎂合金的變形量。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法，

該制備方法包括高溫均質(zhì)化處理和退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓兩個步驟，具體步驟如下：

(1)高溫均質(zhì)化處理：將高固溶鎂含量鋁-鎂合金鑄錠置于加熱爐，在400-600攝氏度保溫2-5小時，進行均質(zhì)化處理；

(2)退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓：室溫條件下，將試樣放進等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具進行2-3道次變形，采用bc路徑，每道次應變量約為1；將經(jīng)選定道次的擠壓樣品放在加熱爐中進行中間退火處理，溫度250-400攝氏度，時間30-650秒，后水淬至室溫；

(3)重復前述過程直至總應變量大于等于4，最終，獲得具有多尺度的混晶組織。

優(yōu)選的，步驟(1)所述的bc路徑是指每擠壓完一道次，將試樣以順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)90度再進行下一道次擠壓；所述的高溫均質(zhì)化處理溫度為450-550攝氏度，時間為3-4小時。

優(yōu)選的，步驟(2)所述的中間退火溫度為275-350攝氏度，時間為60-600秒；所述的總應變量達4-7。

采用以上技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明的目的是提供了一種工藝簡單可靠、易操作的用于制備具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法。該制備方法顯著提高了高固溶鎂含量鋁合金的大變形成形能力，且所制備的鋁合金具有多尺度混晶組織，同時提高了室溫強韌性和高溫超塑性。主要具備以下優(yōu)點：

1)該制備方法采用高固溶二元鋁鎂合金，價格低廉，且成分簡單，為后續(xù)金屬的回收利用提供可能；

2)該制備方法采用室溫等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝，有效地避免晶粒長大；且在擠壓過程中引入大量空位促進鎂原子運動到晶界處，形成偏析，因而有效的抑制初期高溫變形中晶粒長大，同時，又可促進高溫變形過程中第二相的析出，最終促進超塑性變形；

3)該制備方法采用大變形結(jié)合中間退火，有效地促進大變形鋁合金的部分再結(jié)晶，去除材料在變形過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力，減少變形開裂，提高材料的加工變形能力；

4)該制備方法亦可用于制備難變形鎂合金及復合材料等。

附圖說明

圖1等通道轉(zhuǎn)角擠壓后的鋁合金混晶結(jié)構(gòu)組織

圖2高溫拉伸后的鋁合金組織

具體實施方式

一種工藝簡單可靠、易操作的用于制備具有超塑性的高強韌高固溶鎂含量鋁合金的制備方法。該制備方法顯著提高了高固溶鎂含量鋁合金的大變形成形能力，且所制備的鋁合金具有多尺度混晶組織，同時提高了室溫強韌性和高溫超塑性。

實施例一

(1)高溫均質(zhì)化處理：將高固溶鎂含量的al-5mg合金鑄錠置于加熱爐，在500攝氏度保溫3小時，進行均質(zhì)化退火處理；

(2)退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓：室溫條件下，將上述步驟(1)均質(zhì)處理的al-5mg合金鑄錠放進等通道轉(zhuǎn)角模具中進行2道次變形(采用路徑bc)，350攝氏度下保溫60秒后水淬直至室溫，再重復前述擠壓及退火工藝，最后進行擠壓2道次變形。綜上，共進行6道次變形。

實施例二

(1)高溫均質(zhì)化處理：將高固溶鎂含量的al-7mg合金鑄錠置于加熱爐，在500攝氏度保溫3小時，進行均質(zhì)化退火處理；

(2)退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓：室溫條件下，將上述步驟(1)均質(zhì)處理的al-7mg合金鑄錠放進等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中擠壓至2道次(采用路徑bc),300攝氏度下保溫120秒后水淬直至室溫，再進行2道次變形。綜上，共進行4道次變形。

實施例三

(1)高溫均質(zhì)化處理：將高固溶鎂含量的al-7mg合金鑄錠置于加熱爐，在500攝氏度保溫3小時，進行均質(zhì)化退火處理；

(2)退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓：室溫條件下，將上述步驟(1)均質(zhì)處理的al-7mg合金鑄錠放進等通道轉(zhuǎn)角模具中進行2道次變形(采用路徑bc)，300攝氏度下保溫120秒后水淬直至室溫，再進行3道次變形。綜上，共進行5道次變形。

實施例四

(1)高溫均質(zhì)化處理：將高固溶鎂含量的al-7mg合金鑄錠置于加熱爐，在500攝氏度保溫3小時，進行均勻化退火處理；

(2)退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓：室溫條件下，將上述步驟(1)均質(zhì)處理的al-7mg合金鑄錠放進等通道轉(zhuǎn)角模具中進行2道次變形(采用路徑bc)，300攝氏度下保溫120秒后水淬直至室溫，再進行前述擠壓及退火處理，最后進擠壓2道次變形。綜上，共進行6道次變形。

實施例五

(1)高溫均質(zhì)化處理：將高固溶鎂含量的al-7mg合金鑄錠置于加熱爐，在500攝氏度保溫3小時，進行均質(zhì)化退火處理；

(2)退火輔助等通道轉(zhuǎn)角擠壓：室溫條件下，將上述步驟(1)均質(zhì)處理的al-7mg合金鑄錠放進等通道轉(zhuǎn)角模具中進行2道次變形(采用路徑bc)，300攝氏度下保溫120秒后水淬直至室溫，再進行前述擠壓及退火處理，而后在擠壓1道次變形后以275攝氏度保溫10分鐘，接著水淬直至室溫，最后再次行1道次變形。綜上，共進行7道次變形。

按照本發(fā)明方案制備出的高固溶鎂含量鋁鎂合金，如al-5mg、al-7mg合金，同時具有高強韌性及超塑性，主要制備參數(shù)見下表。經(jīng)參數(shù)優(yōu)化后，經(jīng)4道次等通道角擠壓結(jié)合中間退火處理后，制備出了具有多尺度混晶組織的al-7mg合金，該合金在室溫下抗拉強度約為572mpa，屈服強度約為486mpa，斷裂伸長率為19％，且在高溫變形時具有超塑性，斷裂伸長率達到523％，與傳統(tǒng)工藝制備的二元鋁鎂合金相比，具有很好的超塑性。