Способ обработки сплавов системы алюминий-медь-литий Советский патент 1993 года по МПК C22C1/05 

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к способам тер- мо-механической обработки деформируемых алюминиевых сплавов и предназначен для получения изделий сложной формы методом сверхпластической формовки (СПФ).

Для реализации метода СПФ необходимо получать листовые заготовки с регламентированной структурой, обеспечивающей проявление эффекта сверхпластичности в определенном темпера- турноскоростном интервале. Такая структура может быть полностью сформированной на этапе предварительной обработки (до начала СПФ) либо формироваться на начальных стадиях СПФ.

Известен способ получения сверхпластичных листов с ультрамелкозернистой структурой из алюминиевых сплавов, включающий холодную прокатку с большой степенью деформации и ре- кристаллизационный отжиг. Однако, этот способ позволяет добиться желаемого эффекта лишь на ограниченной группе алюминиевых сплавов, к тому же холодная прокатка с большим обжатием приводит к значительному растрескиванию кромок листов.

Известен также способ получения мелкозернистых листов из алюминиевых сплавов, включающий закалку горячего подката, гетерогенияационный отжиг, как правило, в интервале температур

00

го ю

Јь Ь Ю

см

, холодную или теплуй прокатку литов на конечный размер и ре- кристаллизационный отжиг этих листов с высокой скоростью нагрева (обычно в расплаве солей). Полученные таким образом листы с мелкозернистой структурой затем подвергают СПФ. Этот способ принят нами за прототип. Недостатками данного способа являются, вопервых, сравнительно большое количество технологических операций и особенно наличие технологически сложно выполнимой операции - отжига в расплаве солей, во-вторых, недостаточно высокая технологическая пластичность, проявляемая сплавами при низкотемпературной прокатке, приводящая к растрескиванию кромок листов и к снижению выхода годного, а, в-третьих, TOT факт, что на ряде деформируемых алюминиевых сплавов, в силу специфики их структуры, данный способ не позволяет получить высоких показателей сверхпластичности. Последнее обстоятельство, в частности, имеет место для сплавов системы алюминий-медь-литий.

Целями предлагаемого технического решения являются: сокращение числа технологических операций за счет ис- ключения наиболее сложной - отжига в расплаве солей, повышение технологической пластичности сплавов при прокатке за счет повышения ее температуры до 350- tOOaC и повышение показа- телей сверхпластичности сплавов при формовке.

Для достижения поставленных целей предлагается способ обработки сплавов системы алюминий-медь-литий, включающий: закалку горячего подката, гете- рогениэационный отжиг при температурах 35( в течение 6-12 ч, прокатку листов на конечный размер в интервале температур от 350 до , но не выше температуры гетерогениза- ционного отжига, с выдержкой листов после окончательного прохода при температуре прокатки в течение 20-30 мин и сверхпластическую формовку с предварительной выдержкой при температу- ре формовки длительностью 5-15 мин.

Сочетание указанных операций позволяет добиться формирования на начальных стадиях СПФ стабильной ульт- рамелкозернистой структуры, обеспечи- вающей получение высоких показателей 1 сверхпластичности. При этом вся технологическая цепочка от горячего подката до готового изделия включает четыре операции, отсутствуют технологически сложные процедуры. Выдержки листов после горячей прокатки и пере СПФ осуществляются в тех же нагревательных устройствах, что и сами эти операции, не требуют перемещения заготовок на другое оборудование и, следовательно, с точки зрения трудоемкости, не являются самостоятельным технологическими операциями.

Предлагаемый способ можно проиллюстрировать следующими примерами.

Сопоставление предложенного и из- вестного способов проводили на двух алюминиевых сплавах: , содержащем 3,0 Си; 1,92 Li; 0, l3 Zr и примесь - 0,12 Fe, а также , содержащем 2,Ь2% Си, 1 .51 Li, 0,17 Zr и примесь - 0,06 Fe. Для термообработки и прокатки использовали стандартное лабораторное оборудование. Для оценки показателей сверхпластичности использовали испытание на одноосное растяжение на универсальной испытательной машине 1231 У-10 в широком температурно-скоростном интервале.

.Ниже приведены примеры реализации известного и предложенного способов и показатели сверхпластичности листов, полученные в оптимальных для каждого сплава температурно-скорост- ных условиях сверхпластической деформации (СПД):

Пример 1 (прототип). Закалка горячего подката с , гетеро- генизациомный отжиг при 350°С в течение 12 ч, холодная прокатка на 80. рекристаллизация в селитре при С в течение 10 мин, СПД при WO°C. Всего: 5 операций.

Технологичность при прокатке - очень сильное растрескивание листа, выход годного 25, ОЙ51 - значительное растрескивание, выход годного бОХ.

Пример 2. Закалка горячего подката с , гетерогениэационный отжиг при 350°С в течение 12 ч, прокатка на 80 при 350°С с последующей выдержкой в печи при температуре прокатки в течение 30 мин, нагрев до 800С, выдержка при этой температуре 5 мин и последующая СПД. Всего: k операции.

5 1

Технологичность при прокатке: рас трескивание отсутствует, выход годно1 го 100%.

Показатели сверхпластичности см. в табл. 2.

Пример 3. Закалка горячего подката с 540°С, гетерогенизационный отжиг при в течение 9 ч, прокатка на 80% при 375°С с последующей выдержкой в печи при температуре прокатки в течение 25 мин, нагрев до , выдержка при этой температуре 10 мин и последующая СПД. Всего 4 операции.

Технологичность при прокатке: рас трескиоание отсутствует, выход годного 100%.

Показатели сверхпластичности см. в табл. 2.

Пример . Закалка горячего подката с , гетерогенизационный отжиг при 400вС в течение 6 ч, прокатка на 80% при 400°С с последующей выдержкой в печи при температуре прокатки в течение 20 мин, нагрев до 4СО С, выдержка при этой температуре 15 мин и последующая СПЯ. Всего: 4 операции.

Технологическая пластичность: рас трескивание отсутствует, выход годного 100%.

Показатели сверхпластичности см. в т абл. 2.

Таким образом, как следует из денных табл. 1 и 2, применение предла-

гаемого способа взамен известного позволяет сократить число технологи- , ческих операций с 5 до 4, резко повы сить технологичность при прокатке, а также повысить показатели сверхпластичности: относительное удлинение примерно в 1,6 раза, показатель скоростной чувствительности в 1, - JQ 1,6 раза, повысить оптимальную скорость СПД в 3 раза.

Формула изобретения

15

20

30

Способ обработки сплавов системы алюминий-медь-литий, включающий закалку горячего подката, гетерогенизационный отжиг при 350-400вС в течение 6-12 ч, прокатку листа на конечный размер и сверхпластическую формовку, отличающийся тем, что, с целью сокращения числа технологических операций, повышения технологической пластичности сплавов 25 при прокатке и повышения показателей свзрхпластичности при формовке прокатку проводят в интервале температур 350- iOO C, но не выше температуры ге- терогенизационного отжига, после окончательного прохода листы выдерживают при температуре прокатки в течение 20-30 мин, а перед сверхпластической формовкой проводят выдержку при температуре формовки длительнос35

/гью 5-15 мин.

Использование: получение изделий сложной Формы методом сверхпластической формовки. Способ включает: закалку горячего подката, гетерогенизаци- онный отжиг при температурах 350- в течение 6-12 ч, горячую прокатку листа на конечный размер в интервале температур 350-(00°С, но не выше температуры гетерогенизационного отжига с выдержкой листов после окончательного прохода при температуре прокатки в течение 20-30 мин, и - сверхпластическую Формовку с предварительной выдержкой при температуре формовки с длительностью 5-15 мин. Способ обеспечивает высокую технологичность при прокатке и сравнительно высокие показатели сверхпластич -юсти: в сплавах ОЙ50 и относительное удлинение составляет , показатель скоростной чувствительности около 0,1. 2 табл. Ё

Показатели сверхпластичности листов при 480°С и скорости деформации Ј. 3-1 О

1- с-.

01451

250 180

Таблица 1

и 480

1- с-.

2 2

0,28 0,25

Показатели сверхпластичности листов при WJO°C и скорости деформации 6

ОЙ50

ОЙ51

390 270

310

1(00 290

Таблица 2

о,м

0,1 О.М