CN116144996A - 一种超塑铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超塑铝合金材料及其制备方法。制备步骤如下：将铝合金基材球磨；加入微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；浇注入模具中，获得铸锭；均化处理；采用热轧‑冷轧工艺，制成厚度为0.8‑1.5mm厚的板材；在电子拉伸机升温至500℃保温后进行超塑性变形，同时施加脉冲电流，即得超塑铝合金材料。本发明通过添加微细等轴晶粒，并将微细等轴晶粒的粒径控制在5μm以下，细化显微组织，实现铝合金的细晶粒超塑性；微细等轴晶粒为复相陶瓷，通过添加聚乙二醇进行爆破，能够有效减小铝合金的孔洞效应，提高铝合金超塑性的稳定性，同时，经聚乙二醇改性后，微细等轴晶粒能与铝合金结合更紧密，分布更均匀，强化铝合金材料的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料领域，具体涉及一种超塑铝合金材料材料及其制备方法。
背景技术
金属超塑性现象在1920年被发现，近几十年来.超塑性已经成为材料学的一个重要分支。一般认为，金属和合金在一定条件下，其流变应力的应变速率敏感性指数m值大于0.3，显示特大延伸率的能力称为超塑性。金属超塑性的宏观变形特点是大延伸、无颈缩、流变应力低以及易成形。与一般的塑性变形在外观特征、金相组织以及变形机制等都有很大区别。从外观上看，超塑性变形表现为宏观均匀变形，变形后的样品表面平滑，没有起皱、凹陷、微裂及滑移痕迹等现象。从金相组织方面观察，经变形后原束的等轴晶组织仍为等轴晶，晶粒有一定程度的长大，带棱角的晶界圆弧化。从变形机制上看，超塑变形时，晶界行为起了主要作用，如晶粒转动、晶界滑移等。
除早期的共晶、共析合金外，超塑性材料的品种和数量有了大幅度的增加。除了最早发现的Zn-A1台金、Pb、Sn基和后续研究开发的Mg基、A1基、Cu基、Ni基、Fe基合金外还有陶瓷功能材料，陶瓷复合材料，金属间化合物，金属基复合材料等。铝及其合金具有比重小，导热导电性能好，耐腐蚀等优点，是广泛应用的材料，在已发现的超塑合金中，铝合金占了l/3以上。铝合金超塑性的研究在超塑性研究领域中占有极其重要的地位。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种超塑铝合金材料材料，通过添加微细等轴晶粒，并将微细等轴晶粒的粒径控制在5μm以下，细化显微组织，实现铝合金的细晶粒超塑性；微细等轴晶粒为复相陶瓷，通过添加聚乙二醇2000进行爆破，能够有效减小铝合金的孔洞效应，提高铝合金超塑性的稳定性，同时，经聚乙二醇2000改性后，微细等轴晶粒能与铝合金结合更紧密，分布更均匀，强化铝合金材料的力学性能。
技术方案：一种超塑铝合金材料，其特征在于，包括微细等轴晶粒和铝合金基材，所述微细等轴晶粒粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3；
所述铝合金基材包括以下成分：
Mg为0.3-0.4％；
Cu为5.5-6.5％；
Zr为0.5-0.6％；
余量为Al。
优选的，所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为(0.2-2.0):100。
优选的，所述微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，经喷雾干燥机在转速15000-20000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力20-40MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，获得复合粉末；
S3：取出后，加入聚乙二醇2000混合均匀，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度180-200℃，进行爆破，即得微细等轴晶粒。
优选的，所述硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为(50-60):(10-20):(5-8)。
优选的，所述煅烧温度为800-1400℃，煅烧时间为2-8h。
优选的，所述复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为(2-3):1。
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；
步骤2：加入微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为0.8-1.5mm厚的板材；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
优选的，所述热轧温度为520℃。
优选的，所述脉冲电流密度为1.0×102-2.0×102A/mm2。
有益效果：
1、本发明通过添加微细等轴晶粒，并将微细等轴晶粒的粒径控制在5μm以下，细化显微组织，实现铝合金的细晶粒超塑性。
2、本发明中微细等轴晶粒为复相陶瓷，通过添加聚乙二醇2000进行爆破，能够有效减小铝合金的孔洞效应，提高铝合金超塑性的稳定性，同时，经聚乙二醇2000改性后，微细等轴晶粒能与铝合金结合更紧密，分布更均匀，强化铝合金材料的力学性能。
3、本发明采用脉冲电流对铝合金进行处理，脉冲电流能够对原子扩散产生促进作用，加速晶内位错在晶界上的攀移，从而在产生大量晶内位错滑移的同时避免了位错塞积和变形应力的增大；同时，脉冲电流能够促进再结晶细化晶粒，增大高角晶界数量，促进晶界位错滑移而使晶内位错滑移成为次要的协调机制，从而利于铝合金材料超塑性能的提高。
具体实施方式
本发明提出了一种超塑铝合金材料材料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下将配合实施例来对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为50:10:5，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
微细等轴晶粒
实施例2
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例3
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为60:20:8，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例4
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速15000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例5
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速20000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例6
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力20MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例7
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力40MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例8
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例9
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例10
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1400℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2.5:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例11
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为2:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例12
微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为55:15:7，经喷雾干燥机在转速17000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力30MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为6h，获得复合粉末；
S3：取出复合粉末后，加入聚乙二醇2000混合均匀，复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为3:1，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度190℃，进行爆破，即得粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3的微细等轴晶粒。
实施例13
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：分别加入实施例1-实施例12的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为0.2:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例14
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为0.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例15
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.0:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例16
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例17
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为2.0:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例18
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为0.8mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例19
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.5mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例20
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.0×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例21
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为2.0×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例22
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.3％；Cu为5.5％；Zr为0.5％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为1.5:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
实施例23
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.4％；Cu为6.5％；Zr为0.6％；余量为Al；
步骤2：加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为2.0:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
对比例1
本对比例与实施例13的差别在于不含有微细等轴晶粒，具体的：
一种超塑铝合金材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加电流密度为1.5×102A/mm2的脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
对比例2
本对比例与实施例13的差别不进行脉冲电流处理，具体的：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；所述铝合金基材包括以下成分：Mg为0.35％；Cu为6.0％；Zr为0.55％；余量为Al；
步骤2：分别加入实施例2的微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为0.2:100；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为1.2mm厚的板材；所述热轧温度为520℃，即得超塑铝合金材料。
力学性能测试：拉伸力学性能测试所用设备为Z100万能材料试验机，拉伸速率为5×10-4m/s、拉伸样品标距10mm，每个样品测3组数据，取平均值。
表1各实施例的铝合金材料的力学性能的表征
Claims (9)
1.一种超塑铝合金材料，其特征在于，包括微细等轴晶粒和铝合金基材，所述微细等轴晶粒粒径＜5μm，晶粒轴比＜1.3；
所述铝合金基材包括以下成分：
Mg为0.3-0.4％；
Cu为5.5-6.5％；
Zr为0.5-0.6％；
余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种超塑铝合金材料，其特征在于，所述微细等轴晶粒和铝合金基材的质量比为(0.2-2.0):100。
3.根据权利要求1所述的一种超塑铝合金材料，其特征在于，所述微细等轴晶粒的制备方法如下：
S1：将硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁混合，经喷雾干燥机在转速15000-20000r/min，温度150℃下干燥；
S2：在压力20-40MPa下压制成型，置于马弗炉中煅烧，获得复合粉末；
S3：取出后，加入聚乙二醇2000混合均匀，置于蒸汽爆破反应罐中，加热至反应温度180-200℃，进行爆破，即得微细等轴晶粒。
4.根据权利要求3所述的一种超塑铝合金材料，其特征在于，所述硝酸锆五水合物、九水合硝酸铝和九水硝酸铁的摩尔比为(50-60):(10-20):(5-8)。
5.根据权利要求3所述的一种超塑铝合金材料，其特征在于，所述煅烧温度为800-1400℃，煅烧时间为2-8h。
6.根据权利要求3所述的一种超塑铝合金材料，其特征在于，所述复合粉末和聚乙二醇2000的质量比为(2-3):1。
7.一种超塑铝合金材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤1：将铝合金基材按照配比在混料机上混合，然后在Ar气氛下进行球磨，球磨转速为480r/min，球料比为25:1，球磨时间为30h；
步骤2：加入微细等轴晶粒，进行熔炼，采用六氯乙烷精炼；
步骤3：浇注入模具中，获得铸锭；
步骤4：在550℃下均化处理12h；
步骤5：采用热轧-冷轧工艺，制成厚度为0.8-1.5mm厚的板材；
步骤6：在电子拉伸机升温至500℃保温15min后进行超塑性变形，同时施加脉冲电流，即得超塑铝合金材料。
8.根据权利要求7所述的一种超塑铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述热轧温度为520℃。
9.根据权利要求7所述的一种超塑铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述脉冲电流密度为1.0×102-2.0×102A/mm2。
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