專利名稱：一種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種鋁合金板材的制備方法。
背景技術：
隨著航空、航天和軍事エ業(yè)的發(fā)展，對輕質、高比強度、高比剛度耐熱鋁合金的需求日益增多，如坦克裝甲車輛 發(fā)動機的活塞、缸套、連桿、箱體缸蓋，導彈殼體、尾翼、航空發(fā)動機汽缸、葉片、飛機蒙皮等。耐熱鋁合金在高溫下具有足夠的抗氧化性，在溫度和載荷(動態(tài)和靜態(tài))的長時間作用下具有抗塑性變形(蠕變)和破壞能力的特點，同時導熱性好、密度低，它已成為極具潛力的航空、航天用輕質高溫結構材料。使用傳統(tǒng)的強化機制如固溶強化、晶粒細化、彌散強化、加工硬化和晶須強化等對鋁合金性能進行改善后，拉伸斷裂強度的極限值為600MPa，且在150°C以上時，材料的性能急劇下降，從而限制了使用范圍。應用傳統(tǒng)鑄錠冶金法生產(chǎn)的鋁合金，由于凝固冷卻速度慢，合金元素在Al中的固溶度低，導致化學成分宏觀偏析及晶粒粗大等諸多弊端，不利于性能的改善和提高。Al-Fe-Cr-Ti-Re合金(Re為稀土元素，例如La、Ce、Nd、Y等元素)屬于快速凝固耐熱鋁合金，含有的Fe、Cr、Ti及稀土元素Re在平衡條件下幾乎不固溶于Al，通過非平衡的凝固過程(冷卻速率大于IO5 106K/s)，可以生成大量結構穩(wěn)定且不易粗化的亞穩(wěn)準晶相，呈納米量級顆粒的形式均勻彌散地分布在鋁基體上，釘扎晶界、穩(wěn)定亞微米量級晶粒。準晶是ー種長程有序非周期結構的材料，其強度高、脆性大、熱穩(wěn)定性好，作為彌散相使Al-Fe-Cr-Ti-Re合金具有良好的室溫、高溫強度和優(yōu)異的耐熱性能，可以在150 350°C甚至更高的溫度范圍內穩(wěn)定使用，可以作為飛機輪轂、火箭殼體、導彈尾翼、航空發(fā)動機葉片等耐熱部位的結構件使用。Al-Fe-Cr-Ti-Re合金可以采用快速凝固、機械合金化、粉末冶金等技術制備。由于合金粉末的強度較高，熱應カ較大，熱致密化困難，粉末冶金的各項エ藝參數(shù)難以控制，目前，國內關于Al-Fe-Cr-Ti-Re合金制備方法，尚處于實驗室研究階段。制備大尺寸性能優(yōu)異穩(wěn)定的Al-Fe-Cr-Ti-Re合金及后續(xù)精密熱成形主要存在以下困難(I)Al-Fe-Cr-Ti四元合金室溫塑性較差，可以通過添加適量稀土元素Re改善合金室溫塑性；(2)制備細小無成分偏析的Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末；(3)使用適當?shù)恼婵粘龤猊ㄋ?，破碎粉末表面氧化層?4)快速凝固Al-Fe-Cr-Ti-Re合金熱變形抗カ大、熱加工困難，其熱加工是集熱致密化、變形與相變于一體的復雜過程，在保持快速凝固組織優(yōu)勢發(fā)揮的同吋，需保證粉末結合狀態(tài)良好；(5)采用熱擠壓、軋制等方法制備大尺寸構件時，需選擇合理的成型方法、カロエ路線和エ藝參數(shù)等。因此現(xiàn)有制備致密化成型大尺寸鋁合金板材的方法エ藝復雜，成本高，且常存在缺陷，制備得到的Al-Fe-Cr-Ti-Re合金板材室溫及高溫力學性能差，在150 350°C范圍內無法使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是要解決現(xiàn)有制備致密化成型大尺寸鋁合金板材的方法エ藝復雜，成本高，且常存在缺陷，制備得到的Al-Fe-Cr-Ti-Re合金板材室溫及高溫力學性能差的問題，而提供ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法。

ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、氣霧化制備合金粉末首先按質量百分比準備5% 6. 5% Fe、3. 1%
4.1% Cr、2. 8% 3.8% Ti,O. 01 2% Re和余量為Al，然后將按質量百分比準備5% 6. 5% Fe、3. I % 4. 1% Cr、2. 8% 3. 8% Ti、0. 01 2% Re和余量為Al混合依次經(jīng)過精煉、脫氣后將熔體澆入氣體霧化制粉設備中，采用氣體霧化方法將配比材料制備成粒徑在100 μ m以下的球形合金粉末，得到Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末；ニ、冷等靜壓制坯首先在橡膠包套內涂ー層硬脂酸鋅，然后將Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末裝入橡膠包套中，并震實后密封，再置于冷等靜壓機腔體內，然后開始向冷等靜壓機腔體內注入液體壓カ介質至注滿為止，再升壓至200MP 350MPa，并在壓カ為200MP 350MPa下冷等靜壓保壓300s 500s，得到冷等靜壓坯料；三、包套真空除氣首先取出冷等靜壓坯料裝入包套中，再整體置于加熱爐中，然后在室溫下進行預抽真空，至加熱爐內真空度為O. 5 X 10_2Pa I. 5 X 10_2Pa為止，然后以升溫速率為10°C /min 30°C /min進行加熱，升溫至加熱爐內溫度為350°C 420°C為止，最后在溫度為350°C 420°C條件下脫氣120mi 180min，且脫氣時加熱爐內真空度保持在5X 10_3Pa以下，即得到真空除氣后坯料；四、熱等靜壓在溫度為350°C 420°C、壓カ為150MPa 200MPa的條件下對真空除氣后坯料進行熱等靜壓，熱等靜壓時間為60min 180min，即得到熱等靜壓后坯料；五、熱擠壓采用立式擠壓機或臥室擠壓機對熱等靜壓后坯料進行熱擠壓，首先擠壓筒和模具內壁刷ー層油基石墨，然后對熱等靜壓后坯料、模具和擠壓筒進行預熱處理，熱等靜壓后坯料預熱至380°C 480°C，并在380°C 480°C下保溫120min 150min，模具預熱至380°C 480°C，擠壓筒預熱至300°C 400°C，然后按擠壓比為5 10進行熱擠壓，得到擠壓后坯料，對擠壓后坯料在溫度為300°C 350°C下進行退火處理，退火處理時間為30min 120min，即得到待軋制坯料；六、軋制首先將待軋制坯料預熱至400°C 500°C，采用多步熱軋制在熱軋制溫度為400°C 500°C、軋制速度為100mm/min 300mm/min和單道次壓下量為20% 25%的條件下進行熱軋制,且每道次熱軋制結束后在350°C 400°C保溫30min 60min，熱軋制至待軋制坯料的累計變形量為60% 75%時進行冷軋制,冷軋制的溫度為室溫,冷軋制的軋制速度為60mm/min 200mm/min，冷軋制的單道次壓下量為15 % 20 %，且每道次冷軋制結束后在300°C 350°C保溫60min 120min,冷軋至板材厚度為O. 5mm 2mm為止，即得到納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材；步驟一中所述的Re為La、Ce、Nd或Y ;步驟一中所述的氣體霧化方法使用的霧化氣體為Ar、N2或He。本發(fā)明的優(yōu)點一、本發(fā)明制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材室溫、特別是高溫力學性能突出，室溫、200 V、300 V時合金抗拉強度分別可以達到760MPa、520MPa和380MPa，超過現(xiàn)有已報道的鋁合金的拉伸性能，同時具有較大的延伸率；ニ、本發(fā)明制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材微觀組織為高體積分數(shù)彌散分布的納米第二相強化的過飽和鋁基固溶體，鋁基體晶粒在亞微米級，第二相為具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的二十面體準晶顆粒和金屬間化合物顆粒，此微觀組織決定了合金具有優(yōu)異的高溫力學性能；三、為了提高擠壓后合金的致密度，本發(fā)明采用了冷等靜壓、熱等靜壓等預壓實エ序，不僅達到了預期的效果，同時此エ序解決了合金粉末包套在擠壓墩粗階段易破裂導致粉末泄露的問題，減小了擠壓及軋制設備的噸位，提高了設備利用率；四、本發(fā)明制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材中新添加合金元素Re,提高了 Al-Fe-Cr-Ti四元合金的室溫塑性，穩(wěn)定合金組織、細化晶粒，提高合金的熱穩(wěn)定性，對合金的耐腐蝕性能及高溫抗蠕變性能的提高有促進作用；五、本發(fā)明的真空除氣エ藝參數(shù)不僅去除了包套內的水蒸氣，同時去除了粉末表面的結晶水，以致后續(xù)的塑性變形過程中粉碎了粉末表面的氧化層，提高了合金的結合強度。


圖I是本試驗步驟ー制備Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末的掃描電鏡圖；圖2是本試驗制備納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的透射電鏡圖。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式是ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、氣霧化制備合金粉末首先按質量百分比準備5% 6. 5% Fe、3. I % 4. 1%Cr、2. 8% 3. 8% Ti,O. 01 2% Re和余量為Al，然后將按質量百分比準備5% 6. 5%Fe,3. 1% 4. 1% Cr、2.8% 3.8% Ti、0.01 2% Re和余量為Al混合依次經(jīng)過精煉、脫氣后將熔體澆入氣體霧化制粉設備中，采用氣體霧化方法將配比材料制備成粒徑在100 μ m以下的球形合金粉末，得到Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末；ニ、冷等靜壓制坯首先在橡膠包套內涂ー層硬脂酸鋅，然后將Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末裝入橡膠包套中，并震實后密封，再置于冷等靜壓機腔體內，然后開始向冷等靜壓機腔體內注入液體壓カ介質至注滿為止，再升壓至200MP 350MPa，并在壓カ為200MP 350MPa下冷等靜壓保壓300s 500s，得到冷等靜壓坯料；三、包套真空除氣首先取出冷等靜壓坯料裝入包套中，再整體置于加熱爐中，然后在室溫下進行預抽真空，至加熱爐內真空度為O. 5X 10_2Pa I. 5X 10_2Pa為止,然后以升溫速率為10°C /min 30°C /min進行加熱，升溫至加熱爐內溫度為350°C 420°C為止，最后在溫度為350°C 420°C條件下脫氣120mi 180min，且脫氣時加熱爐內真空度保持在5X10_3Pa以下，即得到真空除氣后坯料；四、熱等靜壓在溫度為350°C 420°C、壓カ為150MPa 200MPa的條件下對真空除氣后坯料進行熱等靜壓，熱等靜壓時間為60min ISOmin,即得到熱等靜壓后坯料；五、熱擠壓采用立式擠壓機或臥室擠壓機對熱等靜壓后坯料進行熱擠壓，首先擠壓筒和模具內壁刷ー層油基石墨，然后對熱等靜壓后坯料、模具和擠壓筒進行預熱處理，熱等靜壓后坯料預熱至380°C 480°C，并在380°C 480°C下保溫120min 150min，模具預熱至380°C 480°C，擠壓筒預熱至300°C 400°C，然后按擠壓比為5 10進行熱擠壓，得到擠壓后坯料，對擠壓后坯料在溫度為300°C 350°C下進行退火處理，退火處理時間為30min 120min，即得到待軋制坯料；六、軋制首先將待軋制坯料預熱至400°C 500°C，采用多步熱軋制在熱軋制溫度為400°C 500°C、軋制速度為100mm/min 300mm/min和單道次壓下量為20% 25%的條件下進行熱軋制，且姆道次熱軋制結束后在350°C 400°C保溫30min 60min，熱軋制至待軋制坯料的累計變形量為60% 75%時進行冷軋制，冷軋制的溫度為室溫，冷軋制的軋制速度為60mm/min 200mm/min，冷軋制的單道次壓下量為15 % 20 %，且每道次冷軋制結束后在300°C 350°C保溫60min 120min,冷軋至板材厚度為O. 5mm 2mm為止，即得到納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材。本實施方式步驟一中所述的Re為La、Ce、Nd或Y。本實施方式步驟一中所述的氣體霧化方法使用的霧化氣體為Ar、N2或He。本實施方式制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材室溫、特別是高溫力學性能突出，室溫、200°C、300°C時合金抗拉強度分別可以達到760MPa、520MPa和380MPa，超過現(xiàn)有已報道的鋁合金的拉伸性能，同時具有較大的延伸率。
本實施方式制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材微觀組織為高體積分數(shù)彌散分布的納米第二相強化的過飽和鋁基固溶體，鋁基體晶粒在亞微米級，第二相為具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的二十面體準晶顆粒和金屬間化合物顆粒，此微觀組織決定了合金具有優(yōu)異的高溫力學性能。為了提高擠壓后合金的致密度，本實施方式采用了冷等靜壓、熱等靜壓等預壓實エ序，不僅達到了預期的效果，同時此エ序解決了合金粉末包套在擠壓墩粗階段易破裂導致粉末泄露的問題，減小了擠壓及軋制設備的噸位，提高了設備利用率。本實施方式制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材中新添加合金元素Re，提高了 Al-Fe-Cr-Ti四元合金的室溫塑性，穩(wěn)定合金組織、細化晶粒，提高合金的熱穩(wěn)定性，對合金的耐腐蝕性能及高溫抗蠕變性能的提高有促進作用。本實施方式的真空除氣エ藝參數(shù)不僅去除了包套內的水蒸氣，同時去除了粉末表面的結晶水，以致后續(xù)的塑性變形過程中粉碎了粉末表面的氧化層，提高了合金的結合強度。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟ニ中首先在橡膠包套內涂ー層硬脂酸鋅，然后將Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末裝入橡膠包套中，并震實后密封，再置于冷等靜壓機腔體內，然后開始向冷等靜壓機腔體內注入液體壓カ介質至注滿為止，再升壓至240MP 320MPa，并在壓カ為240MP 320MPa下冷等靜壓保壓300s 500s，得到冷等靜壓坯料。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或ニ之一不同點是步驟ニ中所述的液體壓カ介質為抗磨液壓油、乳化液或變壓器油。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同點是步驟三中首先取出冷等靜壓坯料裝入包套中，再整體置于加熱爐中，然后在室溫下進行預抽真空，至加熱爐內真空度為O. 8 X IO-2Pa I. 2 X IO-2Pa為止，然后以升溫速率為15°C /min 25°C /min進行加熱，升溫至加熱爐內溫度為380°C 400°C為止，最后在溫度為380°C 400°C條件下脫氣140mi 160min,且脫氣時加熱爐內真空度保持在5X 10_3Pa以下，即得到真空除氣后還料。其它與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同點是步驟四中在溫度為380°C 400°C、壓カ為160MPa 180MPa的條件下對真空除氣后坯料進行熱等靜壓，熱等靜壓時間為SOmin 160min，即得到熱等靜壓后坯料。其它與具體實施方式
一至四相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同點是步驟五中米用立式擠壓機或臥室擠壓機對熱等靜壓后坯料進行熱擠壓，首先擠壓筒和模具內壁刷ー層油基石墨，然后對熱等靜壓后坯料、模具和擠壓筒進行預熱處理，熱等靜壓后坯料預熱至400°C 460°C，并在 400°C 460°C下保溫 130min 140min，模具預熱至 400°C 460°C，擠壓筒預熱至320°C 380°C，然后按擠壓比為6 9進行熱擠壓，得到擠壓后坯料，對擠壓后坯料在溫度為310°C 340°C下進行退火處理，退火處理時間為50min lOOmin，即得到待軋制坯料。其它與具體實施方式
一至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同點是步驟六中首先將待軋制坯料預熱至420°C 480°C，采用多步熱軋制在熱軋制溫度為420°C 480°C、軋制速度為150mm/min 250mm/min、單道次壓下量為21% 24%的條件下進行熱軋制,且每道次熱軋制結束后在360°C 380°C保溫40min 50min，熱軋制至待軋制坯料的累計變形量為62% 74%時進行冷軋制，冷軋制的溫度為室溫，冷軋制的軋制速度為80mm/min 180mm/min，冷軋制的單道次壓下量為16% 19 %，且每道次冷軋制結束后在310°C 340°C保溫80min IOOmin,冷軋至板材厚度為O. 5mm 2mm為止，即得到納米顆粒增強 Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材。其它與具體實施方式
一至六相同。采用下述試驗驗證本發(fā)明效果試驗ーー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、氣霧化制備合金粉末首先按質量百分比準備6% Fe,3. 6% Cr,3. 3% TiU%Re和余量為Al，然后將按質量百分比準備6% Fe,3. 6% Cr,3. 3% TiU% Re和余量為Al混合依次經(jīng)過精煉、脫氣后將熔體澆入氣體霧化制粉設備中，采用氣體霧化方法將配比材料制備成粒徑在100 μ m以下的球形合金粉末,得到Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末；ニ、冷等靜壓制坯首先在橡膠包套內涂一層硬脂酸鋅，然后將Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末裝入橡膠包套中，并震實后密封，再置于冷等靜壓機腔體內，然后開始向冷等靜壓機腔體內注入液體壓カ介質至注滿為止，再始升壓至280MPa，并在壓カ為280MPa下冷等靜壓保壓400s，得到冷等靜壓坯料；三、包套真空除氣首先取出冷等靜壓坯料裝入包套中，再整體置于加熱爐中，然后在室溫下進行預抽真空，至加熱爐內真空度為I X KT2Pa為止，然后以升溫速率為20°C /min進行加熱，升溫至加熱爐內溫度為380°C為止，最后在溫度為380條件下脫氣150min，且脫氣時加熱爐內真空度保持在5X10_3Pa以下，即得到真空除氣后坯料；四、熱等靜壓在溫度為380°C、壓カ為ISOMPa的條件下對真空除氣后坯料進行熱等靜壓，熱等靜壓時間為120min，即得到熱等靜壓后坯料；五、熱擠壓采用立式擠壓機或臥室擠壓機對熱等靜壓后坯料進行熱擠壓，首先擠壓筒和模具內壁刷ー層油基石墨，然后對熱等靜壓后坯料、模具和擠壓筒進行預熱處理，熱等靜壓后坯料預熱至430°C，并在430°C下保溫135min，模具預熱至430°C，擠壓筒預熱至350°C，然后按擠壓比為7. 5進行熱擠壓，得到擠壓后坯料，對擠壓后坯料在溫度為320°C下進行退火處理，退火處理時間為75min，即得到待軋制坯料；六、軋制首先將待軋制坯料預熱至450°C，采用多步熱軋制在熱軋制溫度為450°C、軋制速度為200mm/min、單道次壓下量為22% 23%的條件下進行熱軋制，且每道次熱軋制結束后在375°C保溫45min，熱軋制至待軋制坯料的累計變形量為64%時進行冷軋制，冷軋制的溫度為室溫，冷軋制的軋制速度為130mm/min，冷軋制的單道次壓下量為17% 18%，且每道次冷軋制結束后在320°C保溫90min，冷軋至板材厚度為I. 25mm為止，即得到納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材。本試驗步驟ー中所述的Re為Ce。本試驗步驟ー中按質量百分比準備6%Fe、3.6%Cr、3.3%Ti、l%Re和余量為Al具體準備的材料分別為鐵錠、鉻錠、鈦錠、鋪錠和招錠。本試驗步驟一中所述的氣體霧化方法使用的霧化氣體為Ar。本試驗步驟ニ中所述的液體壓カ介質為乳化液。采用掃描電子顯微鏡觀察本試驗步驟ー制備的Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末，如圖I所不，圖I是本試驗步驟一制備Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末的掃描電鏡圖，通過圖I可知使用Ar2進行快速凝固氣體霧化制粉，最終得到平均粒徑為50 μ m的球形Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末。采用Instron_5500R電子萬能材料試驗機檢測本試驗制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的力學性能，檢測結果如表I所示。通過表I可知本試驗制備的納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材在室溫及高溫下均表現(xiàn)出很高的強度，20°C時抗拉強度為760MPa，200°C和300°C時合金抗拉強度分別為521MPa和385MPa。合金的抗拉強度和屈服強度均隨著測試溫度升高而降低，延伸率呈上升趨勢，400°C時合金的延伸率為20%左右。表I
權利要求
1.ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材的制備方法,其特征在于納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法是按以下步驟完成的 一、氣霧化制備合金粉末首先按質量百分比準備5% 6. 5% Fe,3. 1% 4. 1% Cr、2.8% 3. 8% Ti、0. Ol 2% Re和余量為Al，然后將按質量百分比準備5% 6. 5% Fe、3.1% 4. 1% Cr,2. 8% 3. 8% Ti,O. 01 2% Re和余量為Al混合依次經(jīng)過精煉、脫氣后將熔體澆入氣體霧化制粉設備中，采用氣體霧化方法將配比材料制備成粒徑在100 μ m以下的球形合金粉末，得到Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末；ニ、冷等靜壓制坯首先在橡膠包套內涂ー層硬脂酸鋅，然后將Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末裝入橡膠包套中，并震實后密封，再置于冷等靜壓機腔體內，然后開始向冷等靜壓機腔體內注入液體壓カ介質至注滿為止，再升壓至200MP 350MPa，并在壓カ為200MP 350MPa下冷等靜壓保壓300s 500s，得到冷等靜壓坯料；三、包套真空除氣首先取出冷等靜壓坯料裝入包套中，再整體置于加熱爐中，然后在室溫下進行預抽真空，至加熱爐內真空度為O. 5X 10_2Pa I. 5X 10_2Pa為止,然后以升溫速率為10°C /min 30°C /min進行加熱，升溫至加熱爐內溫度為350°C 420°C為止，最后在溫度為350°C 420°C條件下脫氣120mi 180min，且脫氣時加熱爐內真空度保持在5X10_3Pa以下，即得到真空除氣后坯料；四、熱等靜壓在溫度為350°C 420°C、壓カ為150MPa 200MPa的條件下對真空除氣后坯料進行熱等靜壓，熱等靜壓時間為60min ISOmin,即得到熱等靜壓后坯料；五、熱擠壓采用立式擠壓機或臥室擠壓機對熱等靜壓后坯料進行熱擠壓，首先擠壓筒和模具內壁刷ー層油基石墨，然后對熱等靜壓后坯料、模具和擠壓筒進行預熱處理，熱等靜壓后坯料預熱至380°C 480°C，并在380°C 480°C下保溫120min 150min，模具預熱至380°C 480°C，擠壓筒預熱至300°C 400°C，然后按擠壓比為5 10進行熱擠壓，得到擠壓后坯料，對擠壓后坯料在溫度為300°C 350°C下進行退火處理，退火處理時間為30min 120min，即得到待軋制坯料；六、軋制首先將待軋制坯料預熱至400°C 500°C，采用多步熱軋制在熱軋制溫度為400°C 500°C、軋制速度為100mm/min 300mm/min和單道次壓下量為20% 25%的條件下進行熱軋制，且姆道次熱軋制結束后在350°C 400°C保溫30min 60min，熱軋制至待軋制坯料的累計變形量為60% 75%時進行冷軋制，冷軋制的溫度為室溫，冷軋制的軋制速度為60mm/min 200mm/min,冷軋制的單道次壓下量為15 % 20 %，且每道次冷軋制結束后在300 V 350°C保溫60min 120min,冷軋至板材厚度為O. 5mm 2mm為止，即得到納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材；步驟一中所述的Re為La、Ce、Nd或Y ;步驟一中所述的氣體霧化方法使用的霧化氣體為Ar、N2或He。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，其特征在于步驟ニ中首先在橡膠包套內涂一層硬脂酸鋅，然后將Al-Fe-Cr-Ti-Re合金粉末裝入橡膠包套中，并震實后密封，再置于冷等靜壓機腔體內，然后開始向冷等靜壓機腔體內注入液體壓カ介質至注滿為止，再升壓至240MP 320MPa，并在壓カ為240MP 320MPa下冷等靜壓保壓300s 500s，得到冷等靜壓坯料。
3.根據(jù)權利要求2所述的ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，其特征在于步驟ニ中所述的液體壓カ介質為抗磨液壓油、乳化液或變壓器油。
4.根據(jù)權利要求3所述的ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，其特征在于步驟三中首先取出冷等靜壓坯料裝入包套中，再整體置于加熱爐中，然后在室溫下進行預抽真空，至加熱爐內真空度為O. 8 X 10_2Pa I. 2 X 10_2Pa為止，然后以升溫速率為15°C /min 25V /min進行加熱，升溫至加熱爐內溫度為380°C 400°C為止，最后在溫度為380°C 400°C條件下脫氣140mi 160min，且脫氣時加熱爐內真空度保持在5X 10 以下，即得到真空除氣后坯料。
5.根據(jù)權利要求4所述的ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，其特征在于步驟四中在溫度為380°C 400°C、壓カ為160MPa 180MPa的條件下對真空除氣后坯料進行熱等靜壓，熱等靜壓時間為SOmin 160min，即得到熱等靜壓后坯料。
6.根據(jù)權利要求5所述的ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，其特征在于步驟五中采用立式擠壓機或臥室擠壓機對熱等靜壓后坯料進行熱擠壓，首先擠壓筒和模具內壁刷ー層油基石墨，然后對熱等靜壓后坯料、模具和擠壓筒進行預熱處理，熱等靜壓后還料預熱至400°C 460°C,并在400°C 460°C下保溫130min 140min,模具預熱至400°C 460°C，擠壓筒預熱至320°C 380°C，然后按擠壓比為6 9進行熱擠壓，得到擠壓后坯料，對擠壓后坯料在溫度為310°C 340°C下進行退火處理，退火處理時間為50min lOOmin，即得到待軋制坯料。
7.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5或6所述的ー種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，其特征在于步驟六中首先將待軋制坯料預熱至420°C 480°C，采用多步熱軋制在熱軋制溫度為420°C 480°C、軋制速度為150mm/min 250mm/min、單道次壓下量為21% 24%的條件下進行熱軋制，且每道次熱軋制結束后在360°C 380°C保溫40min 50min，熱軋制至待軋制坯料的累計變形量為62 % 74%時進行冷軋制，冷軋制的溫度為室溫，冷軋制的軋制速度為80mm/min 180mm/min,冷軋制的單道次壓下量為16% 19%，且每道次冷軋制結束后在310°C 340°C保溫80min lOOmin，冷軋至板材厚度為O. 5mm 2mm為止，即得到納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱招合金板材。
全文摘要
一種納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材的制備方法，它涉及一種鋁合金板材的制備方法。本發(fā)明目的是要解決現(xiàn)有制備致密化成型大尺寸鋁合金板材的方法工藝復雜，成本高，且常存在缺陷，制備得到的Al-Fe-Cr-Ti-Re合金板材室溫及高溫力學性能差的問題。方法首先配比材料，將經(jīng)過精煉、脫氣后得到的熔體采用氣體霧化方法制備成球形合金粉末；然后將合金粉末依次經(jīng)過冷等靜壓制坯、包套真空除氣、熱等靜壓、熱擠壓和軋制，即得到納米顆粒增強Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材。本發(fā)明主要用于制備Al-Fe-Cr-Ti-Re耐熱鋁合金板材。
文檔編號C22C1/04GK102660716SQ20121013224
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權日2012年5月2日
發(fā)明者馮艾寒, 吳靜, 沈軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學