【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋁合金，具體涉及一種高cu含量al-cu合金板材的加工方法及應用。
技術介紹
1、al-cu合金是典型的時效強化型合金，實際中應用的熱處理狀態多為t87，常用于高速載運裝備如飛機、火箭、裝甲車等的結構材料，因此提高其強度和抗沖擊性能至關重要。al-cu合金的強度隨著cu含量的升高而增大，cu元素在鋁基體中的最大固溶度為5.65wt％，未固溶的cu元素往往以粗大硬脆第二相，如al2cu、al7cu2fe的形式存在，它們能誘發塑性變形時的應力集中及損傷，損害合金的塑韌性及抗沖擊性能，而減小這些第二相的尺寸，并使之球化且更均勻分布是改善合金塑韌性及抗沖擊性能的有效途徑。
2、另一方面，細化晶粒能同時提高合金的強度和塑性，是提升材料抗沖擊性能的有效方式。在熔煉階段，通常向熔體中添加晶粒細化劑以細化鑄錠晶粒。而在成形階段，主要有劇烈塑性變形和形變熱處理這兩種細化晶粒的方法。劇烈塑性變形(severe?plasticdeformation，spd)對多晶體材料有非常強的細化晶粒的效果，可得到亞微米級甚至納米級晶粒。spd法主要有等通道角擠壓、高壓扭轉、累積疊軋焊等，但目前這些方法只能制備小尺寸材料，寬度或直徑不超過500mm，對設備要求也較高，實際應用非常有限。相對于spd法來說，形變熱處理法對設備的要求較低，可生產大尺寸板材，在實際工業生產中有較多的應用。
3、目前使用的傳統細化晶粒的形變熱處理方法中通過固溶處理能使溶質原子溶入基體，得到過飽和固溶體，在隨后的過時效處理中，不穩定的過飽和固溶體脫溶析出
4、因此，需要開發一種針對高cu含量al-cu合金板材的高效細化晶粒和第二相的方法。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決現有技術中存在的上述技術問題。為此，本專利技術提出一種高cu含量al-cu合金板材的加工方法，可細化和球化高cu含量al-cu合金板材中的粗大硬脆第二相，以此改善塑韌性；同時細化板材的晶粒組織，改善合金的強度和塑性。析出相和晶粒組織的優化兩者共同作用，大幅提高了高cu含量al-cu合金t87狀態板材的抗沖擊性能。
2、本專利技術還提出了高cu含量al-cu合金板材的加工方法在制備航空航天構件或裝甲構件中的應用。
3、根據本專利技術的一個方面，提出了一種高cu含量al-cu合金板材的加工方法，包括以下步驟：
4、s1.將高cu含量al-cu合金板材進行第一次固溶處理后淬火；
5、s2.將淬火后的高cu含量al-cu合金板材進行冷變形；
6、s3.將冷變形后的高cu含量al-cu合金板材進行過時效處理后冷卻、保溫處理、變形；
7、s4.將變形后的高cu含量al-cu合金板材進行第二次固溶處理后淬火、再時效處理；
8、所述高cu含量al-cu合金板材中5.5wt.％≤cu≤7.0wt.％。
9、根據本專利技術的第一方面的實施例，至少具有以下有益效果：
10、本專利技術在傳統形變熱處理工藝的基礎上，通過在步驟s3中的過時效處理前增加的冷變形步驟，一方面可預先破碎板材中粗大難溶的初生第二相，降低了后續變形時的應力集中程度，使板材不易開裂，同時引入一定量的位錯增加過時效時第二相形核數量及長大驅動力，促使基體再析出數量更多的第二相，大大增加后續固溶時再結晶晶粒形核率，進而使晶粒細化。粗大第二相在步驟s3的變形后被破碎，尺寸變小，高溫固溶時可促使其溶解及球化，提高固溶體的過飽和度。通過步驟s4中的再時效處理，可在基體中析出均勻彌散的納米級強化相，與晶粒細化共同作用使合金的抗沖擊性能有所提高。
11、本方法的尺寸適用性強，可應用于大尺寸板材，且加工過程中板材不易開裂；工藝流程簡單，對設備要求低，易于實現工業化生產。
12、在本專利技術的一些實施方式中，高cu含量al-cu合金板材的組分中：6.1wt.％≤cu≤6.6wt.％，微量元素含量≤0.5wt.％，雜質元素fe≤0.2wt.％，si≤0.15wt.％，余量為al及不可避免的雜質。cu為主要添加元素，其含量越多，合金強度越高，但過高的cu對合金的塑韌性不利；微量元素固溶于合金基體也可起到一定程度的固溶強化效果；雜質元素會危害合金的性能，其含量應盡可能降低。
13、在本專利技術的一些實施方式中，所述微量元素包括mn、mg、ti和zr。
14、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s1中，所述第一次固溶處理的溫度為500～540℃。
15、在上述溫度范圍內的固溶溫度能保證快速溶解大部分初生相，同時軟化金屬，降低后續冷變形抗力。
16、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s1中，所述第一次固溶處理的溫度為520～535℃。
17、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s1中，所述第一次固溶處理的時間為1～5h。
18、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s1中，所述第一次固溶處理的時間為1～3h。
19、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s2中，所述冷變形包括冷軋變形，所述冷變形的變形量為10％～50％。
20、上述范圍內的變形量有助于控制合金的微觀結構，并防止合金在變形過程中開裂。
21、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s2中，所述冷變形包括冷軋變形，所述冷變形的變形量為15％～45％。
22、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s2中，所述冷軋變形包括多道次冷軋變形。
23、在本專利技術的一些實施方式中，步驟s3中，所述過時效的溫度為350～450℃。
24、上述范圍內的過時效溫度可促進形成數量更多的(亞)微米級第二相，充分發揮psn效應的作用。
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1.一種高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：所述第一次固溶處理的溫度為500～540℃；和/或，所述第一次固溶處理的時間為1～5h。
3.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟S2中，所述冷變形包括冷軋變形，所述冷變形的變形量為10％～50％。
4.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟S3中，所述過時效的溫度為350～450℃；和/或，所述過時效的保溫時間為6～30h。
5.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟S3中，所述冷卻后的溫度為200～300℃。
6.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟S3中，所述保溫處理的溫度為200～300℃。
7.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟S3中，所述變形的變形量為4
8.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟S4中，所述第二次固溶處理的溫度為510～540℃；和/或，所述第二次固溶處理的時間為10min～60min。
9.根據權利要求1所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法，其特征在于：所述再時效的溫度為150～180℃；和/或，所述再時效的保溫時間為8～120h。
10.一種如權利要求1～9中任一項所述的高Cu含量Al-Cu合金板材的加工方法在制備航空航天構件或裝甲構件中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種高cu含量al-cu合金板材的加工方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的高cu含量al-cu合金板材的加工方法，其特征在于：所述第一次固溶處理的溫度為500～540℃；和/或，所述第一次固溶處理的時間為1～5h。
3.根據權利要求1所述的高cu含量al-cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟s2中，所述冷變形包括冷軋變形，所述冷變形的變形量為10％～50％。
4.根據權利要求1所述的高cu含量al-cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟s3中，所述過時效的溫度為350～450℃；和/或，所述過時效的保溫時間為6～30h。
5.根據權利要求1所述的高cu含量al-cu合金板材的加工方法，其特征在于：步驟s3中，所述冷卻后的溫度為200～300℃。
6.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉勝膽，覃秋慧，龐淼森，陳高劍，何克準，張航，韋修勛，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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