权利要求
1.一种快速使
铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：将热处理炉升温至热处理温度;热处理温度为330～400℃;
步骤B：将经过轧制的铝合金板材置于热处理炉中，在热处理温度下进行保温，保温过程中使用加压装置持续对铝合金板材的板面施加垂直于轧制方向的压力;保温时间为20～100min，保温过程中，加压装置对铝合金板材施加大于0且小于或等于20MPa的压力;
步骤C：取出铝合金板材，使其空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，在步骤B中：加压装置包括承载部件、液压部件和压紧部件，承载部件与铝合金板材发生面接触并承载铝合金板材，而后液压部件驱动压紧部件与铝合金板材发生面接触并对铝合金板材的板面施加压力。
3.根据权利要求2所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，步骤B中，承载部件与压紧部件均设置在热处理炉内，铝合金板材朝向承载部件的板面完全贴合承载部件的表面，铝合金板材朝向压紧部件的板面完全贴合压紧部件的表面;承载部件与压紧部件的位置对应。
4.根据权利要求3所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，步骤B的保温过程中，压紧部件对铝合金板材施加的压力的变化量小于或等于0.5 MPa/10min。
5.根据权利要求3所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，步骤B中，铝合金板材与承载部件接触后2s内，压紧部件在液压部件的驱动下压紧铝合金板材。
6.根据权利要求1所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，步骤A中，热处理温度为330～370℃;
步骤B中，保温时间为40～60min，加压装置对铝合金板材施加5～20MPa的压力。
7.根据权利要求6所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，步骤B中，热处理炉内的温度波动范围小于或等于±1℃。
8.根据权利要求6所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，步骤A中，热处理温度为350℃;步骤B中，保温时间为60min，加压装置对铝合金板材施加15MPa的压力。
9.根据权利要求1-8任一所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，铝合金板材为5182铝合金经冷轧制成，冷轧时的压下率为31%～34%;5182铝合金的化学组成为4.0wt.%～5.0wt.%的镁、0.2wt.%～0.4wt.%的锰、0.1wt.%～0.15wt.%的硅、0.15wt.%～0.25wt.%的铁、0.02wt.% ～0.06wt.%的铜和0.01wt.%～0.03wt.%的铬，余量为铝。
10.根据权利要求9所述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，其特征在于，冷轧时的压下率为33%，5182铝合金中的化学组成为4.6wt.%的镁、0.35wt.%的锰、0.11wt.%的硅、0.21wt.%的铁、0.04wt.%的铜和0.01wt.%的铬，余量为铝。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及
有色金属材料及其热处理技术领域。具体地说是一种快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法。
背景技术
[0002]随着交通运输、航空航天、建筑装饰、电子电器等领域的快速发展，铝合金由于其自身具有的低密度、较高的力学性能、较好的耐腐蚀性能和机加工性能等优点，其应用也得到了飞速的发展。铝合金轧制板材，由于在制备过程中消除了大量的内部缺陷，从而获得了较好的综合性能，在航空航天、汽车制造领域的应用最为广泛，其应用可以大大降低飞机和汽车的重量和燃油消耗。
[0003]但是，铝合金轧制板材在轧制过程中，沿着轧制方向的组织会被拉长，形成长条状晶粒的条带状组织，而垂直于轧制方向的组织为等轴晶组织。铝合金轧制板材的微观组织呈现出各向异性的特点，从而也会带来合金性能的各向异性，这对于合金的应用十分不利。目前，为了解决铝合金轧制板材微观组织和力学性能存在的各向异性，往往通过再结晶退火的方法，对铝合金板材进行再结晶退火，形成大量细小的等轴再结晶晶粒，在保温过程中这些细小的再结晶晶粒会长大，但仍然保持等轴形状。为了使铝合金板材的组织更均匀，往往需要使合金在较高温度(再结晶温度以上)保温一段时间，这也势必会使合金的晶粒尺寸和合金中化合物的尺寸长大，最终引起合金性能的降低。例如，5052铝合金轧制板材在400℃下保温1h后，沿轧制方向的微观组织基本转变为均匀且等轴的组织，5A06铝合金经过390℃下保温2h后，合金沿轧制方向的微观组织基本转变为等轴晶组织，但随着温度增加和保温时间延长，合金的微观组织逐渐粗化。
[0004]由此可见，为了使铝合金轧制板材沿轧制方向的组织转变为等轴晶组织，需要对其进行较高温度或较长时间的再结晶退火处理。目前的再结晶退火处理方式增加了经济和时间成本，因此急需开发一种可以快速在较低温度下，使铝合金轧制板材沿轧制方向的组织转变为等轴晶组织的方法，以降低成本，并避免铝合金在退火过程中晶粒长大和化合物尺寸长大引起的力学性能降低的负面作用。
发明内容
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，该方法可以在降低热处理温度和减少热处理时间的情况下，快速使轧制铝合金板材获得等与常规再结晶退火相比更细小的轴晶组织。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，包括如下步骤：
步骤A：将热处理炉升温至热处理温度;
步骤B：将经过轧制的铝合金板材置于热处理炉中，在热处理温度下进行保温，保温过程中使用加压装置持续对铝合金板材的板面施加垂直于轧制方向的压力;若再结晶退火过程中，加压装置在其他方向对铝合金板材施加压力，则不利于等轴晶组织的获得;
步骤C：取出铝合金板材，使其空冷至室温。
[0007]合金在轧制等变形后，内部会产生大量的应变能，使合金处于不稳定的高能状态。这种应变能不仅会影响合金的稳定性，还会作为驱动力促进合金的再结晶过程。在这个过程中，应变能的存在会使晶界向一侧弓出，形成所谓的“晶界弓出”现象。弓出的位置为再结晶的晶核提供了生长点，进而形成再结晶晶粒。这种再结晶机制被称为应变诱发晶界迁移机制，或者更具体地说，是晶界弓出形核机制。
[0008]在一般的热处理(再结晶退火)过程中，应变能将逐渐释放，应变诱发晶界迁移机制引起的再结晶逐渐减少，但如果再结晶退火时间过长时，已有的晶粒会过度长大，导致合金的组织均匀性和力学性能较差。而在热处理时使用加压装置对铝合金板材的板面施加垂直于轧制方向的力，能够使合金在再结晶处理时保持较高的应变能，减缓应变能的释放，使合金一直处于高能的状态，从而促进合金的再结晶进程，减少再结晶退火所需保温时间，防止晶核过度长大，使铝合金中沿轧制方向的条带状组织在较低的温度和较短的时间条件下转变为均匀且细小的等轴晶组织。
[0009]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，在步骤B中：加压装置包括承载部件、液压部件和压紧部件;承载部件与铝合金板材发生面接触并承载铝合金板材，而后液压部件驱动压紧部件与铝合金板材发生面接触并对铝合金板材的板面施加压力。
[0010]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，步骤B中，承载部件与压紧部件均设置在热处理炉内，铝合金板材朝向承载部件的板面完全贴合承载部件的表面，铝合金板材朝向压紧部件的板面完全贴合压紧部件的表面;承载部件与压紧部件的位置对应。
[0011]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，步骤B的保温过程中，压紧部件对铝合金板材施加的压力的变化量小于或等于0.5 MPa/10min。压紧部件对铝合金板材施加的压力应尽量保持稳定，以控制铝合金板材在加工过程中的形变，使得再结晶退火过程中，铝合金内部的应变能保持稳定;应变能的改变会改变晶粒的长大速率和形态，因此，在保温过程中保持压紧部件对铝合金板材施加的压力的稳定，有利于铝合金内部的晶粒能以相对均匀的速度长大，并形成等轴晶组织，进而有助于保持合金微观组织的均匀性，提升合金的力学性能。
[0012]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，步骤B中，铝合金板材与承载部件接触后2s内，压紧部件在液压部件的驱动下压紧铝合金板材。在铝合金板材放在承载部件表面之后，压紧部件应尽快压紧铝合金板材，以减少铝合金板材无压热处理的时间，防止铝合金在无压状态下升温至再结晶退火温度并发生再结晶退火，而又在再结晶退火过程中转变为受压状态，造成晶粒生长缺陷，并进一步导致合金组织均匀性下降。
[0013]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，步骤A中，热处理温度为330～400℃;热处理温度过高将会引起合金晶粒尺寸及化合物尺寸的过度长大，不利于合金力学性能的改善;热处理温度过低将需要更长的时间才能使合金获得理想的等轴晶组织，将会付出更多的时间成本。
[0014]步骤B中，保温时间为20～100min，加压装置对铝合金板材施加大于0且小于或等于20MPa的压力。保温时间过短则不利于形成等轴晶组织;时间过长虽然会获得等轴晶组织，但是会付出更多的时间成本，也会使合金晶粒尺寸及化合物尺寸长大，同样不利于合金力学性能的改善。对铝合金板材施加的压力过低，获得等轴晶组织的效率将会降低，或者需要对铝合金在较高的温度下进行较长时间的热处理才能获得等轴晶组织;而施加压力过高，虽然有助于快速获得等轴晶组织，但是可能会使合金发生变形。
[0015]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，步骤B中，热处理炉内的温度波动范围小于或等于±1℃。热处理过程中温度维持相对稳定，有利于控制等轴晶组织的尺寸均匀性，提高铝合金的整体质量和可靠性。
[0016]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，步骤A中，热处理温度为350℃;步骤B中，保温时间为60min，加压装置对铝合金板材施加15MPa的压力。
[0017]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，铝合金板材为5182铝合金经冷轧制成，冷轧时的压下率为31%～34%;5182铝合金的化学组成为4.0wt.%～5.0wt.%的镁、0.2wt.%～0.4wt.%的锰、0.1wt.%～0.15wt.%的硅、0.15wt.%～0.25wt.%的铁、0.02wt.%～0.06wt.%的铜和0.01wt.%～0.03wt.%的铬，余量为铝。冷轧压下率根据实际需求及5182铝合金的变形能力确定，当合金的轧制压下率较大时，其力学性能会由于缺陷的减少或消除而变得相对较好;但是，若合金冷轧时的压下率(变形量)过大，合金可能会出现破裂的情况，使产品失效，同时更高的压下率对轧制设备的要求也更高。且对于上述元素组成的5182铝合金而言，冷轧时过大的压下率将会加剧带状组织的形成，热处理时需要更大的压力、更高的热处理温度、更长的热处理时间才能使合金获得等轴晶组织。
[0018]上述的快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法，冷轧时的压下率为33%，5182铝合金中的化学组成为4.6wt.%的镁、0.35wt.%的锰、0.11wt.%的硅、0.21wt.%的铁、0.04wt.%的铜和0.01wt.%的铬，余量为铝。
[0019]本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1、本发明提出的一种加压热处理方法，通过在330～400℃的热处理温度下保温20～100min，并在保温过程中对5182铝合金施加大于0且小于或等于20MPa的压力，可以快速使5182铝合金沿轧制方向的条带状组织转变为等轴晶组织，消除轧制铝合金板材的组织各向异性。本发明提出的加压热处理方法与常规再结晶退火相比，最多可以将条带状组织转化为等轴晶组织所需时间缩短至40min，所需温度最低可以低至330℃，防止了再结晶退火时的温度过高或保温时间过长导致的铝合金微观组织粗化，使得5182铝合金轧制板材中沿轧制方向形成细小的等轴晶组织。
[0020]2、使用本发明中提供的加压热处理方法时，使用冷轧压下率为30%～40%的铝合金板材为原料，在该种铝合金板材中条带状组织的形态和尺寸适宜的基础上，对铝合金板的板面持续施加垂直于轧制方向的压力，这种压力能够减缓应变能的释放，使铝合金在再结晶退火(热处理)过程中始终保持较高的应变能，促进铝合金的内部快速形成新的晶界(即形成新的晶粒)，并减少热处理所需时间;同时，在热处理过程中，合金温度和内部的应变能保持稳定，使得热处理(再结晶退火)过程中形成的新的晶粒以相对均匀的速率长大，并形成尺寸均匀的等轴晶组织，减少了晶粒畸变，使得合金中的条带状组织在温度为330～400℃，保温时间为20～100min，加压装置对铝合金板材施加大于0且小于或等于20MPa压力的热处理条件下，即可充分转化为细小且均匀的等轴晶组织，避免了热处理温度过高或者时间过长造成的合金中的晶粒过度长大的问题，消除合金组织的各向异性，从而使合金组织更加趋于均匀，这将有利于合金的力学性能改善。
[0021]3、本发明提出的加压热处理方法简单、工艺稳定性好、工艺可控度高。
附图说明
[0022]图1本发明实施例5制得的5182铝合金沿轧制方向的微观组织照片;
图2本发明实施例8制得的5182铝合金沿轧制方向的微观组织照片;
图3本发明对比例10制得的5182铝合金沿轧制方向的微观组织照片。
具体实施方式
[0023]实施例1
本实施例所用的5182铝合金成分为4.6wt.%的Mg，0.35wt.%的Mn，0.11wt.%的Si，0.21wt.%的Fe，0.04wt.%的Cu，0.01wt.%的Cr，余量为Al。5182铝合金经过冷轧制成铝合金板材，冷轧时，将厚度为6mm左右的5182铝合金在冷轧机上轧制成厚度为4mm左右的铝合金板材(经实际测量，本实施例中冷轧时的压下率为31.6%)，冷轧结束后，将铝合金板材线切割为10mm×10mm×4mm的块体，即得到铝合金试样。
[0024]本实施例中使用的热处理炉内部设置有加压装置，加压装置包括液压部件、作为承载部件的第一耐热不锈钢棒和作为压紧部件的第二耐热不锈钢棒。其中，第一耐热不锈钢棒下表面与实验台接触，上表面与热处理炉的炉膛下表面平齐;炉膛上表面处与第一耐热不锈钢棒对应的位置安装有第二耐热不锈钢棒，液压装置与第二耐热不锈钢棒驱动连接。在热处理过程中，铝合金试样的一个板面朝向第一耐热不锈钢棒，并放置在第一耐热不锈钢棒的上表面(即铝合金板材被第一耐热不锈钢棒承载，第一耐热不锈钢棒与铝合金板材之间形成面接触)，液压装置驱动第二耐热不锈钢棒与铝合金试样接触(即第二耐热不锈钢棒与铝合金试样之间形成面接触)，并根据设定的压力值对铝合金试样施加垂直于轧制方向压力，且在整个热处理过程中，第二耐热不锈钢棒对铝合金试样施加的压力的变化量小于或等于0.5 MPa/10min。
[0025]本实施例中，作为承载部件的第一耐热不锈钢棒和作为压紧部件的第二耐热不锈钢棒的直径均为20mm，二者与铝合金接触的圆形面的面积均大于铝合金试样板面的面积(10mm×10mm)。在其他的一些实施例中，承载部件和压紧部件也可以是其他形状，只要二者的尺寸能够“覆盖”接触的铝合金板材即可(即铝合金板材朝向承载部件的一面与承载部件的表面完全贴合，铝合金板材朝向压紧部件的一面与压紧部件的表面完全贴合)。
[0026]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至330℃。
[0027](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加5MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0028](3)当保温时间达到80min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的
耐火砖上空冷至室温。
[0029]将5182铝合金试样沿轧制方向的表面依次通过400#、800#、1200#、1500#、2000#进行打磨，打磨完后在金相抛光机上抛至几乎无划痕的镜面，然后通过科勒试剂(蒸馏水190毫升，硝酸5毫升，盐酸3毫升，氢氟酸2毫升)进行腐蚀，之后通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。
[0030]实施例1制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0031]实施例2
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为32.1%。
[0032]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至330℃。
[0033](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加10MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0034](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0035]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0036]实施例2制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0037]实施例3
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为32.5%。
[0038]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至330℃。
[0039](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加10MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0040](3)当保温时间达到80min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0041]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0042]实施例3制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0043]实施例4
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.1%。
[0044]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至330℃。
[0045](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加20MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0046](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0047]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0048]实施例4制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0049]实施例5
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为32.8%。
[0050]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至350℃。
[0051](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加5MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0052](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0053]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0054]实施例5制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0055]实施例6
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.4%。
[0056]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至350℃。
[0057](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加10MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0058](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0059]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0060]实施例6制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0061]实施例7
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为32.5%。
[0062]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至350℃。
[0063](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加10MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0064](3)当保温时间达到80min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0065]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0066]实施例7制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0067]实施例8
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.8%。
[0068]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至350℃。
[0069](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加15MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0070](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0071]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0072]实施例8制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0073]实施例9
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为32.6%。
[0074]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至370℃。
[0075](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加5MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0076](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0077]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0078]实施例9制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0079]实施例10
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为32.7%。
[0080]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至370℃。
[0081](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加10MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0082](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0083]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0084]实施例10制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0085]实施例11
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.5%。
[0086]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至370℃。
[0087](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加15MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0088](3)当保温时间达到40min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0089]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0090]实施例11制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0091]实施例12
本实施例所用的5182铝合金成分、热处理炉和加压装置同实施例1，区别在于，本实施例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.6%。
[0092]本实施例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至370℃。
[0093](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，将第二耐热不锈钢棒迅速(应在2秒以内)与铝合金试样上表面接触，并施加20MPa的压力，并迅速关闭热处理炉炉门，加压方向垂直于铝合金的轧制方向。热处理过程中，热处理炉炉腔内的温度维持稳定，最多波动不超过±1℃。
[0094](3)当保温时间达到40min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0095]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0096]实施例12制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0097]对比例1
本对比例所用的5182铝合金成分同实施例1，区别在于，本对比例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.4%。
[0098]本对比例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至350℃。
[0099](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，并迅速关闭热处理炉炉门。
[0100](3)当保温时间达到60min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0101]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0102]对比例1制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0103]对比例2
本对比例所用的5182铝合金成分同实施例1，区别在于，本对比例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.6%。
[0104]本对比例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至370℃。
[0105](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，并迅速关闭热处理炉炉门。
[0106](3)当保温时间达到80min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0107]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0108]对比例2制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0109]对比例3
本对比例所用的5182铝合金成分同实施例1，区别在于，本对比例中使用的5182铝合金的冷轧压下率为33.2%。
[0110]本对比例通过加压热处理方法使5182铝合金快速获得等轴晶组织的过程包括以下步骤：
(1)热处理炉预热：将热处理炉通电，PID程序控制升温至400℃。
[0111](2)热处理过程：打开热处理炉炉门，快速将5182铝合金试样放置在热处理炉底部中间位置配置的第一耐热不锈钢棒的上表面上，并迅速关闭热处理炉炉门。
[0112](3)当保温时间达到100min后，打开炉门，用坩埚钳取出试样放置在提前准备的耐火砖上空冷至室温。
[0113]通过光学金相显微镜观察合金沿轧制方向的微观组织，判断是否获得等轴晶组织。观察方法同实施例1。
[0114]对比例3制得的铝合金沿轧制方向的晶粒形貌如表1所示。
[0115]表1 5182铝合金经过不同加压热处理后沿轧制方向的晶粒形貌
轧制铝合金板材在加工过程中，由于轧制力的作用，晶粒会沿轧制方向被拉长，形成明显的条带状组织，这些条带状组织与垂直于轧制方向的组织的形貌和性能截然不同，导致了合金在微观组织和性能上的各向异性，这在一定程度上限制了合金的应用范围。然而，传统的再结晶退火方法虽然能在一定程度上改善合金的微观组织，但通常需要较高的处理温度和较长的退火时间。这不仅会增加能源消耗，还可能引起合金晶粒尺寸和化合物尺寸的过度长大，合金中难以形成均匀且细小的等轴晶组织，从而降低合金的力学性能。
[0116]而采用实施例1～实施例20中提供的方法制备的铝合金，则多数含有等轴晶组织。由表1可见，随着热处理过程中施加压力的增加(实施例1和实施例3对比)，或者保温时间的延长(实施例2和实施例3对比)，或者保温温度的增加(实施例5和实施例9对比)，都有利于使5182铝合金沿轧制方向的组织转变为等轴晶组织。施加了10Mpa压力的实施例6与不施加压力的对比例1相比，在同等的热处理温度和时间条件下，施加压力后能够促进合金中的长条状晶粒向等轴晶转变;并且，由实施例4和对比例2对比可知，施加压力可以使合金在较低的温度和较短的保温时间内快速获得等轴晶组织，能够有效避免合金在较高温度和较长的保温时间下，合金晶粒尺寸和合金中化合物尺寸的长大。
[0117]如图1为本发明实施例5制得的5182铝合金沿轧制方向的微观组织照片，图2为本发明实施例8制得的5182铝合金沿轧制方向的微观组织照片，图3为本发明对比例10制得的5182铝合金沿轧制方向的微观组织照片。图中垂直方向为轧制方向，图中的深色点为合金中的化合物。由图1和图2对比可知，在相同的温度(350℃)和热处理时间(60min)条件下，当施加的压力较低时，并不能使合金沿轧制方向的带状组织转变为等轴晶组织，如图1所示，铝合金中化合物的排布方式明显表现出沿轧制方向呈条带状分布的倾向，表明合金中的条带状组织没有充分向等轴晶组织转化;而施加的压力增加时，则可以使合金沿轧制方向获得等轴晶组织，如图2所示，合金中的化合物的分布状态比图1中的更为均匀，表明合金中的条带状组织再结晶形成等轴晶组织的过程进展较为充分。提高热处理温度(370℃)，也可以在施加压力相对较小的条件下使合金在60min内实现带状组织向等轴晶组织的转变，但是较高温度会使合金的晶粒尺寸和化合物尺寸长大，不利于合金力学性能的改善。
[0118]上述实施例中，以5182铝合金轧制板材为材料进行加压热处理。该加压热处理的方法对于其他牌号轧制铝合金板材、其他金属轧制板材或挤压型材等也同样适用，技术人员也可根据实际需求，对加压压力、保温温度、保温时间等参数进行调整。
[0119]上述实施例中，对5182铝合金均只进行了一次冷轧，在其他的一些实施例中，也可以对5182铝合金进行两次冷轧，只要最终的冷轧压下率在31%～34%范围内即可。
[0120]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
说明书附图(3)
声明：
“快速使铝合金获得等轴晶组织的加压热处理方法” 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：中冶有色技术网
来源：内蒙古工业大学
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2025年03月21日 ~ 23日 
