LC52铝合金锻造工艺及性能

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1、锻压技术FORGING&STAMPINGTECHNOLOGY1999年第24卷第2期vol.24No.21999LC52铝合金锻造工艺及性能刘玲霞　成建国摘要摘要　研究了LC52铝合金锻件的锻造工艺，确定了锻造参数，制定了合理的工艺措摘要施。通过锻件组织及性能的测试表明，该工艺方案切实可行。关键词关键词　LC52铝合金　锻造工艺　金相组织关键词　　LC52铝合金是我国近年来新研制的装甲用铝合金材料，其性能优良，是唯一列入国军标的中强可焊铝合金。该合金经轧制能获得比较理想的板材，并已投入了实际应用，然而该合金锻件的应用国内还未见这方面的报道。本课题结合结构件实际使用的

2、场合及性能指标的要求，进行了该合金的锻造性能试验研究，力图通过锻造再结合相应的强化处理工艺，以达到改善合金微观组织提高其综合性能的目的。一、试验用材料及试验方法　　先根据LC52铝合金的中限成分(表1)，按配料标准配好炉料，装炉熔炼，纯铝铺底半连续铸锭。铸出尺寸为φ170mm的合格铸锭，然后进行均匀化处理。均匀化处理温度为460℃，时间为24h，出炉空冷。将均匀化处理后的铸锭一部分扒皮加工成φ6mm的标准化试样和φ20mm×30mm的压缩变形抗力试样，进行高温拉伸和高温压缩试验；另一部分扒皮后在750kg电动空气锤上进行锻造工艺试验，锻后进行力学性能试验及金相组织与

3、断口分析。用μHP-10万能材料试验机进行力学性能测试，用CAMBRIDGES360扫描电镜进行锻件拉断断口形貌分析，再用Neophot-Ⅱ型光学显微镜进行金相组织观察。表1　铸锭化学成分wt%)元素ZrMgMnCrZrTiCuFeSiAl含量4.612.580.350.200.120.140.0860.150.10余量二、试验结果及分析1.高温塑性试验LC52铝合金高温拉伸试验与高温压缩试验结果分别示如图1和图2。试验结果表明，随合金温度升高，强度迅速下降，塑性明显增加。温度到250℃时，强度从室温的288MPa下降到128MPa，延伸率从16%增加到25%；温度

4、升到460℃时，强度只有50MPa，延伸率达40%，说明这时铸锭具有良好的塑性和较小的变形抗力；当温度升到500℃时强度虽然继续下降，而延伸率却不再增加，反而有所下降。因此该合金的可锻温度区可确定为300℃～460℃。图1　铸态LC52铝合金的拉伸性能图2　LC52铝合金的塑性图　　由高温压缩试验可以看出，试样在300～500℃范围，合金变形量在76%不开裂，在450℃时塑性最好合金变形量在80%不开裂，由此可以看出合金在250～500℃具有较好的塑性。2.锻造工艺试验　　根据高温拉伸和高温压缩试验结果，结合铝合金半连续铸锭晶粒细小的特点，综合分析认为，影响该合金强

5、度与塑性的主要因素是锻造变形量和锻后热处理工艺。因该合金的高温塑性较好，为简化工序便于生产，决定采用一次镦拔的大变形锻造工艺，二火锻成。第一火轴向压缩，锤击力要轻，每次变形量要小，总变形量要控制在60%左右；第二火轴向拔长，这次的锤击力在前火的基础上可增大，轴向拔长的总变形量为85%，然后继续一次打扁方，此时可采用大压下量锻造，锻造终了锻件的总变形量可达95%。终锻温度为385℃，锻坯锻后在空气中冷却。锻件的金相组织见图3。(a)(b)图3　锻件的金相组织(×200)(a)横向的金相组织　(b)纵向的金相组织　　图3a为横向组织，组织弥散细小，第二相质点已完全破碎，

6、无明显的方向性。因3b为纵向组织，第二相质点已破碎，沿变形方向排列，析出相质点弥散地分布在α（Al）基体上。从锻件的金相组织可以看出，由于纵向组织的方向性，锻件的纵、横向性能有差异，纵向性能优于横向性能。3.试验结果　　为了消除锻后应力，提高合金机械性能须进行锻后处理。锻后处理工艺为460℃×1h，室温水淬；再120℃×24h人工时效。其锻后拉力性能为：纵向σb：495～510MPa，σ：12%～16%；横向σb：485～495MPa，δ：7.5%～10%。该性能达到LC52铝合金装甲板的国军标要求。4.合金的金相组织与断口分析　　合金锻件热处理后的纵向组织见图4，

7、是由部分再结晶组织与变形的纤维状组织组成，化合物被破碎并沿锻造主变形方向排列，但不是十分明显，这种组织上的方向性使合金性能上也呈现方向性，因此合金的横向性能稍差于纵向性能。图4　锻件热处理后的金相组织　　图5为拉力试样的断口形貌，表现为韧窝状断口，不同试样的韧窝形态大小及深浅相当，大韧窝套小韧窝，且断口均呈穿晶断裂，说明合金的韧性较好，在断口的韧窝中有少量的夹杂物，对夹杂物进行成分分析，其主要成分为Zr、Ti。图5　典型试样的扫描电镜照片三、讨论　　众所周知，合金的组织特征与合金成分、加工方式及热处理工艺密切相关。合金在锻造过程中，在主变形方向上晶粒被压扁，这些