способ получения сверхпластичного листа из алюминиевого сплава системы алюминий-литий-магний

Формула изобретения

Способ получения сверхпластичного листа из алюминиевого сплава системы Al-Mg-Li, включающий получение из слитка заготовки, равноканальное угловое прессование ее в пересекающихся каналах, прокатку, отличающийся тем, что из слитка получают заготовку прямоугольного сечения, квадратную в плане, с отношением толщины к ширине, равным 0,17-0,33, равноканальное угловое прессование осуществляют при угле пересечения каналов 90° и температуре 320-330°C с числом проходов, соответствующим истинной деформации, 4, с противодавлением, равным 40-50% от приложенного давления, и поворотом заготовки после каждого прохода на угол 90° вокруг нормали к наибольшей площади сечения заготовки и дополнительно на 180° вокруг продольной оси, после чего прессованную заготовку подвергают изотермической прокатке в интервале температур 320-330°C, затем проводят закалку с 450±10°C в течение 2 ч и повторно нагревают до 120°C с выдержкой в течение 5 ч и охлаждают с печью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения сверхпластичных листов из алюминиевого сплава системы алюминий-магний-литий, применяемых для сверхпластической формовки изделий сложной формы, а также для производства прессованных профилей в качестве конструкционного материала.

Известен способ получения тонкого листа для сверхпластической формовки из сплавов системы Al-Mg-Li (RU № 1529750, публ. 27.03.1996), включающий гомогенизацию слитка, горячую прокатку, закалку, гетерогенизационный отжиг и холодную прокатку с промежуточными отжигами.

Технологический процесс включает:

- гомогенизационный отжиг слитков при 475-520°C в течение 3-8 ч;

- горячую прокатку;

- закалку с 490-520°C;

- гетерогенизационный отжиг при 385-410°C в течение 1-2 ч;

- холодную прокатку с промежуточными отжигами при 385-410°C в течение 5-30 минут через каждые 30-55% деформации, причем охлаждение после гетерогенизационного и промежуточных отжигов проводят со скоростью, равной 350-750°C/с.

Основным недостатком этого способа является низкий уровень механических свойств, при конечной толщине листа 6 мм, соответственно характеризуется повышенным весом детали конструкции и делает ее экономически не выгодной. Недостатком данного способа также является многоступенчатость термомеханической обработки, в результате чего возрастает стоимость конечного изделия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения сверхпластичных листов из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-литий (RU № 2345173, публ. 27.01.2009), включающий получение из слитка заготовки в виде цилиндра, которую подвергают закалке с 460±10°C в течение 0,5 ч, далее заготовку прессуют в пересекающихся каналах с диаметром, соответствующим диаметру деформируемой сдвигом заготовки в интервале температур 300-400°C со степенью накопленной деформации е=10, затем проводят прокатку при температуре 330-370°C. В указанном способе при размере зерен 1 мкм лист показал при температуре 400°C и скорости деформирования 10^-2 c^-1 эффект сверхпластичности с относительным удлинением 530%.

Главным недостатком этого способа является то, что не достигается максимальный (предельный) эффект сверхпластичности, необходимый для получения бездефектных изделий сложной формы способом сверхпластической формовки. Кроме того, способ экономически не эффективен, так как необходима дополнительная операция передела изготовки после РКУ с цилиндрической формы на прямоугольную для прокатки листа.

Техническим результатом является создание способа получения сверхпластичного листа из алюминиевого сплава системы Al-Mg-Li с высокой изотропностью механических свойств и повышенными показателями сверхпластичности при пониженных температурах и высоких скоростях деформации за счет сохранения равноосной ультрамелкозернистой структуры.

Технический результат достигается с помощью предложенного способа получения сверхпластичного листа из алюминиевого сплава системы Al-Mg-Li, включающего получение из слитка заготовки, прессование ее в пересекающихся каналах, прокатку, причем из слитка получают заготовку прямоугольного сечения, квадратную в плане, с отношением толщины к ширине, равным 0,17-0,33, деформацию заготовки равноканальным угловым прессованием при угле пересечения каналов 90° проводят при температуре 320-330°C с числом проходов, соответствующим истинной деформации, 4, с противодавлением, равным 40-50% от приложенного давления, с поворотом заготовки после каждого прохода на угол 90° вокруг нормали к наибольшей площади сечения заготовки и дополнительно на 180° вокруг продольной оси, после чего прессованную заготовку подвергают изотермической прокатке в интервале температур 320-330°C, затем проводят закалку с 450±10°C в течение 2 часов и повторно нагревают до 120°C с выдержкой в течение 5 часов, охлаждая с печью.

Существенные отличия предлагаемого изобретения состоят в том, что из слитка предварительно получают заготовку прямоугольного сечения, квадратную в плане, с отношением толщины к ширине, равным 0,17-0,33, деформацию равноканальным угловым прессованием при угле пересечения каналов 90° проводят при температуре 320-330°C с числом проходов, соответствующим истинной деформации, 4, с противодавлением, равным 40-50% от приложенного давления, с поворотом заготовки после каждого прохода на угол 90° вокруг нормали к наибольшей площади сечения заготовки и дополнительно на 180° вокруг продольной оси, в результате чего при предложенных режимах прессования обеспечивается формирование ультрамелкозернистой структуры (1,0-1,2 мкм). Комплексная обработка с сокращенным числом циклов РКУП делает способ экономически выгодным для партии изделий.

Кроме того, двухступенчатая обработка, состоящая из РКУП, с последующей изотермической прокаткой позволяет получать листы из сплавов системы Al-Mg-Li с высокими сверхпластическими свойствами, характеризующимися комбинацией прочности и пластичности при комнатной температуре за счет формирования рекристаллизованной однородной структуры со слабой кристаллографической текстурой. Тонкие листы с однородной ультрамелкозернистой структурой демонстрируют высокие характеристики сверхпластичности при довольно низкой температуре 350°C и скорости деформации , которая практически совпадает с максимально возможной по техническим условиям скоростью сверхпластической пневмоформовки, относительное удлинение составляет 1500%, в отличие от прототипа. Способ обеспечивает минимальную разнотолщинность детали сложной формы при пневмоформовке.

Пример реализации способа.

Способ получения сверхпластичного листа выполняют следующим образом. Из полученного слитка вырезают прямоугольную заготовку размером 180×180×40 мм, прессуют в пересекающихся под углом 90° каналах с поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению деформируемой заготовки, простым сдвигом при температуре 325°C до степени накопленной деформации 4 с противодавлением, равным 40-50% от приложенного давления, затем заготовку размерами 175×175×35 мм прокатывают в изотермических условиях на конечную толщину 1,8 мм при температуре 325°C, после чего подвергают закалке при температуре 450±10°C в течение 2 часов с охлаждением, например, в масле и проводят повторный нагрев - старение 120°C с выдержкой в течение 5 часов и охлаждением с печью.

Полученная равноканальным угловым прессованием ультрамелкозернистая структура остается стабильной в процессе изотермической прокатки, а сохранившаяся равноосность зеренной структуры ведет к повышению однородности механических свойств, улучшению их эксплуатационных характеристик.

Предлагаемый способ позволяет получить сверхпластичные листы из алюминиевого сплава системы Al-Mg-Li с высокой изотропностью механических свойств и повышенными показателями сверхпластичности при пониженных температурах и высоких скоростях деформации за счет сохранения равноосной ультрамелкозернистой структуры.

Способ более экономичный и практически реализуемый в промышленном производстве, позволяет сократить суммарную продолжительность основных операций технологического процесса.