一種鋁合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種侶合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 侶是一種在地殼中分布廣泛的金屬元素，純侶具有質(zhì)量輕、密度小、可塑性好等優(yōu) 點(diǎn)，可W進(jìn)行各種機(jī)械加工。但是純侶的強(qiáng)度低，因此只有通過合金化才能得到可作為結(jié)構(gòu) 材料使用的各種侶合金。侶合金W侶為基體，可W根據(jù)不同的需要添加銅、娃、儀、鋒、儘、 儀、鐵、鐵、銘或裡等金屬。侶合金的密度低，強(qiáng)度和比剛度高，主要用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī) 械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面。目前侶合金已成為繼鋼鐵之后應(yīng)用最廣泛的金屬材料。
[0003] 侶合金主要分為兩大類:鑄造侶合金和變形侶合金，其中變形侶合金能夠承受壓 力加工，力學(xué)性能高于鑄態(tài)侶合金，因此在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。變形侶合金主要用于制 造航空器材、日常生活用品和建筑用口窗等。變形侶合金中的高強(qiáng)侶合金由于具有強(qiáng)度高、 硬度高、密度低和熱加工性能好的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域作為重要的結(jié)構(gòu)材料并得到廣泛 應(yīng)用。
[0004] 常規(guī)高強(qiáng)侶合金的制備過程比較復(fù)雜，第一步將侶錠烙化后加入合金元素，通過 攬拌使其合金化，誘鑄冷凝后得到侶合金錠;第二步將侶合金錠車掉氧化物外表皮，再將該 侶合金錠預(yù)熱后經(jīng)擠壓機(jī)擠出得到侶合金棒，此時(shí)得到的棒材性能較低，不能直接使用;第 Ξ步將侶合金棒在一定溫度下進(jìn)行固溶處理;第四步對(duì)棒材在一定溫度下進(jìn)行時(shí)效處理， 使得金屬間化合物沉淀在晶界上從而起到增強(qiáng)效果，最終使得材料獲得理想的力學(xué)性能。
[0005] 目前美國采用上述方法，即使是針對(duì)7系高強(qiáng)侶合金，如所有牌號(hào)侶合金中強(qiáng)度性 能最高的7075侶合金，其強(qiáng)度最大值也僅能夠達(dá)到575M化，硬度最大值能夠達(dá)到150HB，而 且由于我國的制備技術(shù)及后續(xù)固溶、時(shí)效等熱處理過程的裝備及控制技術(shù)落后于美國，導(dǎo) 致國產(chǎn)相同牌號(hào)侶合金的微觀組織比較粗大，此外7系侶合金中起主要增強(qiáng)作用的Mg化2等 金屬間化合物析出尺寸較粗大、不均一，從而導(dǎo)致該合金的強(qiáng)度性能不理想，國產(chǎn)7075侶合 金的強(qiáng)度只能達(dá)530MPa，硬度達(dá)130皿。因而較低的強(qiáng)度和硬度很難滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對(duì)高 性能侶合金材料的不斷需求。
[0006] 因而，如何突破原有技術(shù)的限制，找到一種更好的制備方法的提高侶合金的性能， 是侶合金材料的重要發(fā)展方向，也是本領(lǐng)域前沿學(xué)者一直致力研究的主要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種侶合金的制備方法，尤其是針 對(duì)高強(qiáng)度侶合金的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法，能夠使得高性能侶合金具有更好的 強(qiáng)度和硬度，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
[000引本發(fā)明提供了一種侶合金的制備方法，其特征在于，包括W下步驟，
[0009] a)將侶粉和合金元素粉末進(jìn)行高能球磨后，得到混合粉末；
[0010] b)將所述混合粉末經(jīng)過等靜壓成型后，得到預(yù)制巧；
[0011 ] c)將步驟b)得到的預(yù)制昆預(yù)熱后，再進(jìn)行熱擠壓，得到侶合金。
[0012]優(yōu)選的，所述高能球磨的時(shí)間為20~60h。
[0013] 優(yōu)選的，所述高能球磨的球料比為(2~15): 1。
[0014] 優(yōu)選的，所述等靜壓成型為冷等靜壓成型。
[001引優(yōu)選的，所述等靜壓成型的壓力為100~300MPa;所述等靜壓成型的時(shí)間為0.5~ lOmin。
[0016] 優(yōu)選的，所述預(yù)熱的溫度為380~490°C;所述預(yù)熱的時(shí)間為30~120min。
[0017] 優(yōu)選的，所述熱擠壓的溫度為400~450°C;所述熱擠壓的壓力為630~2000T。
[001引優(yōu)選的，所述熱擠壓的擠壓比為（18~64): 1;所述熱擠壓的擠壓速度為0.5~5mm/ So
[0019] 優(yōu)選的，所述合金元素為化、MgXu、Si和Μη中的一種或多種。
[0020] 優(yōu)選的，所述合金元素占所述侶合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： Ζη 0~5重量份； Mi 0~3重量徐；
[0021] Cu 0~4重量嫁； Si 0~4重量份； Mh 0-5重貴份。
[0022] 本發(fā)明提供了一種侶合金的制備方法，包括W下步驟，首先將侶粉和合金元素粉 末進(jìn)行高能球磨后，得到混合粉末;然后將所述混合粉末經(jīng)過等靜壓成型后，得到預(yù)制巧； 最后將上述步驟得到的預(yù)制巧預(yù)熱后，再進(jìn)行熱擠壓，得到侶合金。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明利用高能量干式球磨過程，在高能量磨球介質(zhì)的碰撞作用下，使各組分粉末之間發(fā)生反 復(fù)的冷焊和斷裂，形成細(xì)化的復(fù)合顆粒，發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散反應(yīng)，使得微量的合金元素的原子進(jìn) 入金屬侶的晶格得到了細(xì)小均勻的侶合金固溶體復(fù)合粉末;再利用等靜壓對(duì)粉體進(jìn)行加壓 成型，獲得均勻的巧體;然后進(jìn)行預(yù)熱，將包裹在顆粒表面的氣體釋放出去，重新暴露高活 性表面;最后通過熱擠壓過程將巧體中的具有高活性表面的粉體顆?？焖贌Y(jié)成型，使顆 粒間實(shí)現(xiàn)有效鍵合，制得的侶合金的微觀組織細(xì)小均勻，最終實(shí)現(xiàn)了合金強(qiáng)度和硬度的提 高；更重要的是本發(fā)明全程可在空氣氣氛下進(jìn)行。本發(fā)明提供的制備方法具有擠壓時(shí)同時(shí) 實(shí)現(xiàn)快速燒結(jié)，無需單獨(dú)的燒結(jié)過程W及后續(xù)的固溶、時(shí)效等熱處理過程即可實(shí)現(xiàn)高性能 的特點(diǎn)，而且本發(fā)明制備全程均可在空氣氣氛中進(jìn)行；同時(shí)具有工藝簡(jiǎn)捷、操作方便、步驟 少等優(yōu)點(diǎn)，適合于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的侶合金棒材，其相對(duì) 密度能夠達(dá)到99.96%，拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到6351?曰，硬度能夠達(dá)到161皿。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的侶合金的掃描電鏡照片；
[0024] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的侶合金的合金元素化的面掃描圖譜；
[0025] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的侶合金的合金元素化的面掃描圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，運(yùn)些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0027] 本發(fā)明所有原料，對(duì)其來源沒有特別限制，在市場(chǎng)上購買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人 員熟知的常規(guī)方法制備的即可。
[002引本發(fā)明所有原料，對(duì)其純度沒有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用分析純。
[0029] 本發(fā)明提供了一種侶合金的制備方法，其特征在于，包括W下步驟，
[0030] a)將侶粉和合金元素粉末進(jìn)行高能球磨后，得到混合粉末；
[0031] b)將所述混合粉末經(jīng)過等靜壓成型后，得到預(yù)制巧；
[0032] C)將步驟b)得到的預(yù)制巧預(yù)熱后，再進(jìn)行熱擠壓，得到侶合金。
[0033] 本發(fā)明首先將侶粉和合金元素粉末進(jìn)行高能球磨后，得到混合粉末。本發(fā)明對(duì)所 述侶粉沒有特別限制，W本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備侶合金材料的侶粉即可。本發(fā)明 對(duì)侶粉的粒度沒有特別限制，W本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于細(xì)磨前的侶粉的粒度即可。本 發(fā)明對(duì)所述合金元素粉末的粒度沒有特別限制，W本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于細(xì)磨前的合 金元素粉末的粒度即可。本發(fā)明對(duì)所述混合粉末的粒度沒有特別限制，W本領(lǐng)域技術(shù)人員 熟知的高能球磨的粒度即可，本發(fā)明為保證后續(xù)過程的效果和產(chǎn)品性能，所述混合粉末的 粒度優(yōu)選為小于等于80化m，更優(yōu)選為小于等于700nm，更優(yōu)選為小于等于600nm，最優(yōu)選為 小于等于500nm。
[0034] 本發(fā)明對(duì)所述合金元素沒有特別限制，W本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常用于侶合金材 料的合金元素即可，本發(fā)明所述合金元素優(yōu)選為Zn、MgXu、Si和Μη中的一種或多種，更優(yōu)選 為化、]\^、加、5;[或胞，更優(yōu)選為2]1、]\%、化、5巧隨]1中的兩種及兩種^上。本發(fā)明對(duì)所述合金 元素添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有特別限制，W本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常用于侶合金材料的合金元 素添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可，W元素對(duì)應(yīng)的金屬計(jì)算，本發(fā)明所述合金元素占所述侶合金的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)，其中，Ζη優(yōu)選為0~5重量份，更優(yōu)選為1~4重量份，最優(yōu)選為2~3重量