权利要求
1.一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn
铝合金薄板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、熔炼：采用
铝锭添加中间合金在熔炼炉中熔炼，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，然后采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭进行热轧，得到热轧后的板材;
S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，得到固溶淬火后的板材;
S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为0.8-1.2%，得到预拉伸板材;
S6、多级冷变形：
将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放≥4天或进行低温烘烤后，进行一级拉伸，一级拉伸率4-4.3%;
继续在室温下停放≥4天或进行低温烘烤后，进行二级拉伸，二级拉伸率2-2.5%;
继续在室温下停放≥4天或进行低温烘烤后，进行三级拉伸，三级拉伸率2-2.5%;得到冷变形板材;
S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理;
所述铝合金的化学成分的质量百分数为：Si≤0.06%，Fe≤0.08%，Cu=6.3～6.5%，Mn=0.25～0.35%，Mg≤0.02%，Zn≤0.10%，V=0.08～0.12%，Ti=0.02～0.035%，Zr=0.10～0.12%，单个不可避免的杂质元素≤0.03%，不可避免的杂质元素合计≤0.1%，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述均匀化热处理的保温温度525-535℃，保温时间24-30h。
3.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，还包括热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度460-480℃，保温时间9-15h。
4.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，热轧轧制开始温度为460-480℃，终轧温度为330℃以上。
5.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将铣面铸锭热轧成厚度在4-8mm的卷材，热轧结束后通过横切机分切成为10-17m长度的板材。
6.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，固溶淬火保温温度530-540℃，保温时间20-40min。
7.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，低温烘烤温度为70-90℃，保温时间为3-4h。
8.根据权利要求1所述的一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中，时效热处理温度160-170℃，保温10-14h。
9.一种如权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的Al-Cu-Mn铝合金薄板。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法。
背景技术
[0002]随着航空航天、
新能源汽车等高端装备领域对
轻量化材料需求的不断提升，高强Al-Cu-Mn系铝合金薄板(如2A24、2219等系列)因其优异的比强度、耐热性及成形性能，成为关键结构件(如蒙皮、翼肋、电池托盘等)的首选材料。其中，T8、T87、C10SYU等状态要求板材在固溶淬火后通过冷塑性变形(7%-10%)结合时效处理，以实现高强度与耐损伤容限的平衡。然而，对于厚度4-8mm的薄板，传统冷变形工艺面临以下行业痛点：1、轧制冷变形，薄板在轧制冷变形过程中因厚度方向变形不均和应力问题，易产生翘曲、边浪等板型缺陷，同时也会导致厚度公差超差，报废率高达20%-30%;同时，轧制需大吨位轧机且对辊缝精度要求极高，设备成本与维护难度大。2、拉伸冷变形工艺，传统单次拉伸冷变形量通常限制在4%以下，否则会因位错滑移集中形成肉眼可见的滑移线(Lüders带)，严重损害表面质量与疲劳性能;若强行提升拉伸率(如至7%)虽可满足冷变形量要求，但会导致板材各向异性加剧，延伸率显著下降，严重损害表面质量与疲劳性能，力学性能不满足要求，导致板材报废。
发明内容
[0003]为了克服以上不足，本发明提供一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，通过多级动态时效协同加工硬化，创新性地利用自然停放阶段的动态析出与加工硬化的协同效应，逐步提升材料屈服强度，使板材可以承受更大的拉伸冷变形而不出现滑移线，突破变形极限的同时保障组织均匀性，具体技术方案如下：
[0004]一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，包括如下步骤：
[0005]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度760-780℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加中间合金继续熔炼，熔炼结束后对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.015-0.02%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0006]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0007]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭进行热轧，得到热轧后的板材;
[0008]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，得到固溶淬火后的板材;
[0009]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，得到预拉伸板材;
[0010]S6、多级冷变形：
[0011]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放≥4天或进行低温烘烤后，进行一级拉伸，一级拉伸率4-4.3%;
[0012]继续在室温下停放≥4天或进行低温烘烤后，进行二级拉伸，二级拉伸率2-2.5%;
[0013]继续在室温下停放≥4天或进行低温烘烤后，进行三级拉伸，三级拉伸率2-2.5%;得到冷变形板材;
[0014]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理;
[0015]所述铝合金的化学成分的质量百分数为：Si≤0.06%，Fe≤0.08%，Cu=6.3～6.5%，Mn=0.25～0.35%，Mg≤0.02%，Zn≤0.10%，V=0.08～0.12%，Ti=0.02～0.035%，Zr=0.10～0.12%，单个不可避免的杂质元素≤0.03%，不可避免的杂质元素合计≤0.1%，余量为Al。
[0016]优选地，所述步骤S6的室温下停放时间为4-5天，停放时间过长影响生产效率。
[0017]优选地，所述均匀化热处理的保温温度525-535℃，保温时间24-30h。
[0018]优选地，所述步骤S3中，还包括热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度460-480℃，保温时间9-15h。
[0019]优选地，所述步骤S3中，热轧轧制开始温度为460-480℃，终轧温度为330℃以上。
[0020]优选地，所述步骤S3中，将铣面铸锭热轧成厚度在4-8mm的卷材，热轧结束后通过横切机分切成为10-17m长度的板材。
[0021]优选地，所述步骤S4中，固溶淬火保温温度530-540℃，保温时间20-40min。
[0022]优选地，所述步骤S4中，预拉伸率为0.8-1.2%。
[0023]优选地，所述步骤S6中，低温烘烤温度为70-90℃，保温时间为3-4h。
[0024]优选地，所述步骤S7中，时效热处理温度160-170℃，保温10-14h。
[0025]本发明还提供一种如上述制备方法制备得到的Al-Cu-Mn铝合金薄板。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027]1.本发明提出一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，在Al-Cu-Mn铝合金薄板固溶淬火后，采用预拉伸-停放-拉伸-停放-拉伸-停放-拉伸的方式，利用多级动态时效和加工硬化协同效应，不断提高材料的当前时段下的屈服强度，提高屈服平台，使板材可以承受更大的拉伸冷变形(8%)而不出现滑移线，解决原板材大拉伸率下出现滑移线的问题，同时避免使用大吨位轧机进行冷变形导致的翘曲、起浪，板型差，厚度超差等问题，提高成品率。
[0028]2.在制备方法上，本发明固溶后30分钟内进行0.8～1.2%预拉伸，提前释放淬火应力并形成均匀位错网络，为后续变形奠定基础;多级拉伸将总变形量(≥8%)拆分为多次小变形，首先进行4-4.3%的一级拉伸，引入更多位错和空位突破屈服极限，为后续拉伸奠定基础，若以及拉伸率小于4%，后续二级拉伸和三级拉伸所能实现的拉伸率有限，达不到2%;若一级拉伸率过大，则还会出现滑移线，同时延伸率反而降低;若先实现较小拉伸率后实现较大拉伸率，不仅会增加步骤浪费时间，还会难以达到不出现滑移线的同时≥8%的拉伸效果;本发明通过分阶段累积位错密度，避免单次大变形导致的滑移线，结合自然停放(≥4天)或低温烘烤(70～90℃/3～4h)，利用材料自然析出(θ'相)与加工硬化协同提升屈服强度，为后续≥8%的变形率提供可行性。热轧终轧温度≥330℃，保证完全再结晶，消除未再结晶组织对后续冷变形的干扰。优化时效165±5℃/12h，精准调控θ'相尺寸，避免高温过时效导致的脆性。
[0029]3.在合金成分上，本发明通过微合金化设计，将V(0.08～0.12%)、Zr(0.10～0.12%)、Mn(0.25～0.35%)复合添加进铝合金中，细化晶粒并抑制再结晶，提升抗变形能力;杂质极限控制，控制Si≤0.06%、Fe≤0.08%、Mg≤0.02%，避免粗大脆性相(如Al-Fe-Si)损害塑性。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本发明中实施例1的无滑移线板材图;
[0032]图2为本发明中实施例2的无滑移线板材图;
[0033]图3为本发明中对比例1的有滑移线板材图。
具体实施方式
[0034]下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0035]实施例1
[0036]本实施例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si 0.03%，Fe 0.06%，Cu 6.41%，Mn0.29%，Mg 0.01%，Zn 0.02%，V 0.09%，Ti 0.032%，Zr 0.11%，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0037]本实施例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0038]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0039]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0040]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0041]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0042]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为1.0%，得到预拉伸板材;
[0043]S6、多级冷变形：
[0044]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放4天后，进行一级拉伸，一级拉伸率4%;
[0045]继续在室温下停放4天后，进行二级拉伸，二级拉伸率2%;
[0046]继续在室温下停放4天后，进行三级拉伸，三级拉伸率2%;得到冷变形板材;
[0047]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度165℃，保温12h，得到产品;
[0048]S8、锯切：将步骤S7得到的产品锯切至成品尺寸。
[0049]实施例2
[0050]本实施例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si 0.02%，Fe 0.05%，Cu 6.44%，Mn0.31%，Mg 0.01%，Zn 0.02%，V 0.10%，Ti 0.033%，Zr 0.11%，余量为Al和其他不可避免的杂质元素。
[0051]本实施例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0052]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0053]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0054]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0055]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0056]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为1.0%，得到预拉伸板材;
[0057]S6、多级冷变形：
[0058]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，先进行低温烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为3.5h，低温烘烤后，进行一级拉伸，一级拉伸率4%;
[0059]继续进行低温烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为3.5h，低温烘烤后，进行二级拉伸，二级拉伸率2%;
[0060]继续进行低温烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为3.5h，低温烘烤后，进行三级拉伸，三级拉伸率2%;得到冷变形板材;
[0061]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度165℃，保温12h，得到产品;
[0062]S8、锯切：将步骤S7得到的产品锯切至成品尺寸。
[0063]对比例1
[0064]本对比例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si 0.04%，Fe 0.05%，Cu 6.37%，Mn0.29%，Mg 0.01%，Zn 0.04%，V 0.09%，Ti 0.031%，Zr 0.10%，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0065]本对比例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0066]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0067]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0068]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0069]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0070]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为1.0%，得到预拉伸板材;
[0071]S6、冷变形：
[0072]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放4天后进行拉伸，拉伸率5%;得到冷变形板材;
[0073]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度165℃，保温12h，得到产品;
[0074]S8、锯切：将步骤S7得到的产品锯切至成品尺寸。
[0075]对比例2
[0076]本对比例铝合金铸锭的化学成分的质量百分数为：Si 0.05%，Fe 0.06%，Cu6.48%，Mn0.28%，Mg 0.01%，Zn 0.08%，V 0.09%，Ti 0.028%，Zr 0.11%，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0077]本对比例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0078]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0079]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0080]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0081]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0082]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为1.0%，得到预拉伸板材;
[0083]S6、多级冷变形：
[0084]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放4天后，进行一级拉伸，一级拉伸率4%;
[0085]继续在室温下停放4天后，进行二级拉伸，二级拉伸率2%;
[0086]继续在室温下停放4天后，进行三级拉伸，三级拉伸率2%;得到冷变形板材;
[0087]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度185℃，保温12h，得到产品;
[0088]S8、锯切：将步骤S7得到的产品锯切至成品尺寸。
[0089]本实施例铝合金铸锭的化学成分的质量百分数为：Si 0.04%，Fe 0.05%，Cu6.45%，Mn0.30%，Mg 0.17%，Zn 0.07%，V 0.10%，Ti 0.032%，Zr 0.11%，余量为Al和其他不可避免的杂质元素。
[0090]对比例3
[0091]本对比例铝合金铸锭的化学成分的质量百分数为：Si 0.03%，Fe 0.04%，Cu6.34%，Mn0.32%，Mg 0.01%，Zn 0.06%，V 0.08%，Ti 0.030%，Zr 0.11%，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0092]本对比例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0093]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0094]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0095]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0096]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0097]S5、多级冷变形：
[0098]将步骤S4得到的固溶淬火后的板材使用拉伸机进行冷变形，先进行低温烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为3.5h，低温烘烤后，进行一级拉伸，一级拉伸率4%;
[0099]继续进行低温烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为3.5h，低温烘烤后，进行二级拉伸，二级拉伸率2%;
[0100]继续进行低温烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为3.5h，低温烘烤后，进行三级拉伸，三级拉伸率2%;得到冷变形板材;
[0101]S6、时效热处理：将步骤S5得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度165℃，保温12h，得到产品;
[0102]S7、锯切：将步骤S6得到的产品锯切至成品尺寸。
[0103]对比例4
[0104]本实施例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si 0.03%，Fe 0.09%，Cu 6.50%，Mn0.29%，Mg 0.01%，Zn 0.08%，V 0.10%，Ti 0.029%，Zr 0.12%，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0105]本实施例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0106]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0107]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0108]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0109]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0110]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为1.8%，得到预拉伸板材;
[0111]S6、多级冷变形：
[0112]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放4天后，进行一级拉伸，一级拉伸率4%;
[0113]继续在室温下停放4天后，进行二级拉伸，二级拉伸率2%;
[0114]继续在室温下停放4天后，进行三级拉伸，三级拉伸率2%;得到冷变形板材;
[0115]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度165℃，保温12h，得到产品;
[0116]S8、锯切：将步骤S7得到的产品锯切至成品尺寸。
[0117]对比例5
[0118]本对比例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si 0.02%，Fe 0.06%，Cu 6.39%，Mn0.28%，Mg 0.01%，Zn 0.02%，V 0.09%，Ti 0.028%，Zr 0.11%，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0119]本对比例的基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板冷变形制备方法，包括如下步骤：
[0120]S1、熔炼：在熔炼炉内加入总投入量一半的铝锭，熔炼温度770℃，固体原材料已经熔化了80%体积以上时，添加Cu、Mn、V、Zr中间合金继续熔炼，并开始进行双向电磁搅拌。电磁搅拌方法优选为正向转240s后，停止50s，再反向转240s，以此方法进行循环;熔炼结束后在保温炉中对熔体进行静置、扒渣、搅拌、精炼，精炼气体流量优选为氯气与氩气的混合气体，氯气流量1.5Nm3/h，氩气流量3.5Nm3/h，同时打开搅拌电磁搅拌器进行搅拌，投入铝钛硼丝晶粒细化剂，投入量为铝锭质量的0.018%，然后对熔体进行过滤，并采用直冷式半连续铸造方法得到铸锭;
[0121]S2、均匀化热处理：将步骤S1得到的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的保温温度530℃，保温时间26h，处理结束后出炉空冷，然后锯切顶部和底部、铣面，得到铣面铸锭;
[0122]S3、热轧：将步骤S2得到的铣面铸锭热轧成厚度在6.0mm的卷材，热轧前进行预热处理，预热处理的保温温度470℃，保温时间12h;热轧轧制开始温度为470℃，终轧温度为340℃，热轧结束后通过横切机分切成为15m长度的板材，得到热轧后的板材;
[0123]S4、固溶淬火：将步骤S3得到的热轧后的板材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度535℃，保温时间30min，得到固溶淬火后的板材;
[0124]S5、预拉伸：将步骤S4得到的固溶淬火后的板材在30min内进行预拉伸，预拉伸率为1.0%，得到预拉伸板材;
[0125]S6、多级冷变形：
[0126]将步骤S5得到的预拉伸板材使用拉伸机进行冷变形，在室温下停放4天后，进行一级拉伸，一级拉伸率4.5%;
[0127]继续在室温下停放4天后，进行二级拉伸，二级拉伸率2.8%;
[0128]继续在室温下停放4天后，进行三级拉伸，三级拉伸率2.8%，得到冷变形板材;
[0129]S7、时效热处理：将步骤S6得到的冷变形板材进行时效热处理，时效热处理温度165℃，保温12h，得到产品;
[0130]S8、锯切：将步骤S7得到的产品锯切至成品尺寸。
[0131]将实施例1-3、对比例1-5所得的铝合金成品进行性能测试，如下表1。
[0132]表1
[0133]
[0134]综上，本发明提出一种基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法，在Al-Cu-Mn铝合金薄板固溶淬火后，采用预拉伸-停放-拉伸-停放-拉伸-停放-拉伸的方式，利用多级动态时效和加工硬化协同效应，不断提高材料的当前时段下的屈服强度，提高屈服平台，使板材可以承受更大的拉伸冷变形(8%)而不出现滑移线，解决原板材大拉伸率下出现滑移线的问题，同时避免使用大吨位轧机进行冷变形导致的翘曲、起浪，板型差，厚度超差等问题，提高成品率。在制备方法上，本发明固溶后30分钟内进行0.8～1.2%预拉伸，提前释放淬火应力并形成均匀位错网络，为后续变形奠定基础，淬火后的预拉伸是准备阶段，预拉伸率过大会重新引入应力导致应力分布不均匀;多级拉伸将总变形量(≥8%)拆分为多次小变形，首先进行4-4.3%的一级拉伸，引入更多位错和空位突破屈服极限，为后续拉伸奠定基础，若以及拉伸率小于4%，后续二级拉伸和三级拉伸能实现的拉伸率有限，达不到2%，若一级拉伸率过大，则会出现滑移线，同时延伸率反而降低;若先实现较小拉伸率后实现较大拉伸率，不仅会增加步骤浪费时间，还会难以达到不出现滑移线的同时≥8%的拉伸效果;本发明通过分阶段累积位错密度，避免单次大变形导致的滑移线，结合自然停放(≥4天)或低温烘烤(70～90℃/3～4h)，利用材料自然析出(θ'相)与加工硬化协同提升屈服强度，为后续≥8%的变形率提供可行性。热轧终轧温度≥330℃，保完全再结晶，消除未再结晶组织对后续冷变形的干扰。在合金成分上，通过微合金化设计，将V(0.08～0.12%)、Zr(0.10～0.12%)、Mn(0.25～0.35%)复合添加进铝合金中，细化晶粒并抑制再结晶，提升抗变形能力;杂质极限控制，控制Si≤0.06%、Fe≤0.08%、Mg≤0.02%，避免粗大脆性相(如Al-Fe-Si)损害塑性。
[0135]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
说明书附图(3)
声明：
“基于多级动态时效的高强Al-Cu-Mn铝合金薄板的制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：广西南南铝加工有限公司
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