微电气石复合光催化材料制备原理

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一种钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法与流程

文档序号：21640808发布日期：2020-07-29 02:52阅读：128来源：国知局

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一种钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法与流程

本发明属于无机光催化材料

技术领域：

，具体涉及一种钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法。

背景技术：

：太阳能是一种清洁能源、经济能源，具有良好的发展前景。利用太阳能治理环境污染不仅可以节省能源，又有益于环境治理。电气石是一种具有远红外辐射性能的天然矿物，通过物理或化学方法与半导体光催化剂复合，可制得复合型光催化功能材料，被广泛应用于环保、催化等领域。目前，电气石多用作传统tio2、zno等紫外光响应型半导体载体材料。钼酸铋是一种半导体材料，其禁带宽度为2.8ev，具有可见光催化特性。如果能将钼酸铋与电气石结合，可得到一种新型天然矿物基铋系可见光催化剂。因此，本领域亟需开发一种钼酸铋与电气石复合的光催化材料。技术实现要素：基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法。为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：s1、将na2moo4溶液加入至电气石悬浊液中，超声搅拌得到黑色悬浊液；s2、将bi(no3)3溶液缓慢加入至黑色悬浊液中，超声搅拌得到悬浊液一；s3、将乙醇与油胺的混合液缓慢加入至持续搅拌的悬浊液一中，得到团聚体溶液；s4、调节团聚体溶液的ph至8～9，搅拌预定时间；s5、将步骤s4得到的溶液进行水热反应，制得钼酸铋包覆电气石复合光催化剂。作为优选方案，所述步骤s1中，电气石悬浊液的配制过程，包括：将电气石粉末与水混合，超声剧烈搅拌15～30min后，丢弃沉淀物，保留溶液上层悬浊液，并在20～40℃下持续搅拌，得到电气石悬浊液。作为优选方案，所述电气石粉末与水的配比为1g：100～200ml，超声功率为60～180w。作为优选方案，所述步骤s1中，所述na2moo4溶液的配制过程，包括：将na2moo4·2h2o溶于水中，在室温下静置，得到na2moo4溶液；其中，na2moo4·2h2o与水的配比为1g：5～30ml。作为优选方案，所述na2moo4溶液中的na2moo4·2h2o与电气石悬浊液中的电气石的质量比为1：1～5。作为优选方案，所述步骤s2中，所述bi(no3)3溶液的配制过程，包括：将bi(no3)3·5h2o加入水中，超声搅拌，得到bi(no3)3溶液；其中，bi(no3)3·5h2o与水的配比为1g：15～50ml；黑色悬浊液中的na2moo4·2h2o与bi(no3)3溶液中的bi(no3)3·5h2o的质量比为1：1～4。作为优选方案，所述乙醇与油胺的混合液中乙醇与油胺的体积比为1：1～5。作为优选方案，所述步骤s3中，乙醇与油胺的混合液与悬浊液一的体积比为1：30～90。作为优选方案，所述步骤s4中，通过naoh溶液调节团聚体溶液的ph，naoh溶液的浓度为1～4mol/l；搅拌的预定时间为30～60min。作为优选方案，所述步骤s5中，水热反应的条件包括：反应温度为160～180℃，反应时间10～20h。本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法，工艺流程短、设备需要少；(2)本发明的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法，可制得钼酸铋在电气石表面形成良好包覆的复合光催化剂；(3)本发明制得的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂具有可见光催化性能，可用于有机废水降解。附图说明图1是本发明实施例一的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的sem图。具体实施方式为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将通过实施例说明本发明的具体实施方式。实施例一：本实施例的zn2tio4/tio2复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取0.5g球磨了24h的电气石分散在50ml水中，超声功率160w，超声时长30min，丢弃沉淀物，保留溶液上层悬浊液，并在30℃下持续搅拌，促进电气石的分散，得到混合液a，即电气石悬浊液；(2)称取0.24g的钼酸钠na2moo4·2h2o溶于5ml水中，称取0.96g的五水硝酸铋bi(no3)3·5h2o溶于40ml水中，依次加入到溶液a中，充分超声搅拌得到混合液b；(3)量取1ml的油胺与2ml的乙醇超声混合得到溶液c；(4)将溶液c逐滴添加到持续搅拌的混合液b中，并通过naoh溶液调节ph至8左右，搅拌30min后转移到聚四氟乙烯反应釜中；naoh溶液的浓度为3mol/l；(5)将反应釜放入鼓风干燥箱内，反应温度设为170℃，反应时间为10h，得到钼酸铋包覆电气石复合光催化剂。如图1所示，为本实施例的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的扫描电镜图，可观测到电气石表面得到了片状钼酸铋的良好包覆。钼酸铋包覆电气石复合光催化剂在不同温度下对亚甲基蓝(mb)催化性能测试，具体如下：钼酸铋包覆电气石复合光催化剂是在温度10℃和30℃下的光催化仪中进行的，首先在反应管中加入50ml的初始浓度10mg/l的亚甲基蓝(mb)溶液，称取0.025g实施例中制备的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂加入到上述50mlmb溶液中，开启氙灯光照2h，通过紫外分光光度计测试溶液中剩余亚甲基蓝的浓度，计算亚甲基蓝的降解率(％)，如表1所示。表1实施例1的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂在不同温度下的光催化效率温度(℃)2h催化结果1031.3％3044.2％由表1中光催化效率结果看，钼酸铋包覆电气石复合光催化剂对水中亚甲基蓝的降解效率随温度改变而变化，温度越高，其催化性能越好。本实施例的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂，在光催化降解芳香杂环类染料废水中的有机污染物具有良好的应用前景。实施例二：本实施例的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)取1g球磨了24h的电气石分散在150ml水中，超声功率60w，超声时间20min，丢弃沉淀物，保留溶液上层悬浊液，并在20℃下持续搅拌，促进电气石的分散，得到混合液a；(2)称取0.48g的钼酸钠na2moo4·2h2o溶于2.4ml水中，称取1.92g的五水硝酸铋bi(no3)3·5h2o溶于28.8ml水中，依次加入到溶液a中，充分超声搅拌得到混合液b；(3)量取2ml的油胺与2ml的乙醇超声混合得到溶液c；(4)将溶液c逐滴添加到持续搅拌的混合液b中，并通过naoh溶液调节ph至9左右，搅拌50min后转移到聚四氟乙烯反应釜中；naoh溶液的浓度为4mol/l；(5)将反应釜放入鼓风干燥箱内，反应温度设为180℃，反应时间为12h，得到钼酸铋包覆电气石复合光催化剂。本实施例的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的形貌可以参考实施例一。实施例三：本实施例的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)取0.72g球磨了24h的电气石分散在144ml去离子水中，超声功率180w，超声时间15min，丢弃沉淀物，保留溶液上层悬浊液，并在40℃下持续搅拌，促进电气石的分散，得到混合液a；(2)称取0.72g的钼酸钠na2moo4·2h2o溶于21.6ml水中，称取2.88g的五水硝酸铋bi(no3)3·5h2o溶于144ml水中国，依次加入到溶液a中，充分超声搅拌得到混合液b；(3)量取3ml的油胺与2ml的乙醇超声混合得到溶液c；(4)将溶液c逐滴添加到持续搅拌的混合液b中，并通过naoh溶液调节ph至8左右，搅拌60min后转移到聚四氟乙烯反应釜中；naoh溶液的浓度为1mol/l；(5)将反应釜放入鼓风干燥箱内，反应温度设为160℃，反应时间为20h，得到钼酸铋包覆电气石复合光催化剂。本实施例的钼酸铋包覆电气石复合光催化剂的形貌可以参考实施例一。在上述实施例及其替代方案中，上述步骤(1)中，电气石粉末与水的配比还可以为1g：120ml、1g：160ml、1g：180ml、1g：190ml等。在上述实施例及其替代方案中，na2moo4·2h2o与水的配比可以在1g：5～30ml范围内任意选取。在上述实施例及其替代方案中，bi(no3)3·5h2o与水的配比可以在1g：15～50ml范围内任意选取。在上述实施例及其替代方案中，na2moo4·2h2o与bi(no3)3·5h2o的质量比可以在1：1～4范围内任意选取。在上述实施例及其替代方案中，na2moo4溶液中的na2moo4·2h2o与电气石悬浊液中的电气石的质量比还可以在1：1～5范围内任意选取。在上述实施例及其替代方案中，溶液c中乙醇与油胺的体积比还可以在1：1～5范围内任意选取。在上述实施例及其替代方案中，溶液c与混合液b的体积比还可以在1：30～90范围内任意选取。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，由于本发明实施例众多，在此不赘述。对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。当前第1页12

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该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。

技术研发人员：孙青柯美林张俭盛嘉伟

技术所有人：浙江工业大学

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人们为了让加了油的车跑更多路程

到底可以多努力？

停车熄火的玄学

以前手动档车盛行的时候，遇到堵车或是等红绿灯，很常看到老司机一顿操作然后将车熄火在路中间——为了省油。

确实， 汽车 在怠速（发动机空转）时的汽油消耗量因车而异，但是最多可以达到每怠速10分钟消耗0.1到0.4升汽油。同时，如果 汽车 怠速10秒以上，那么将 汽车 熄火再点燃能节省更多的燃油。[1][2]所以， 如果停车时间够长，而且你对熄火再点火这一套动作并不陌生的话，就值得将发动机熄火 。

开手动档的我 | giphy .com

开车不左转的神逻辑

在城里开车，如果碰到“怎么转弯”这种小问题，当然是怎么方便怎么来了。但是常年在路上跑的老司机们却不这么认为。

某全球快递巨头早在几年前就规定， 为了节省时间和燃油，自家的货车全都不许左转 （？？？）。不左转不是就更加绕圈圈还费油了吗？但人家的数据表示：“不左转”的政策让货车每年多送了超过30万件货物。

密歇根州也有规定，等灯的时候都要左转，也被称为Michigan Left | 360.here .com

这是因为世界上大多数国家都是左舵，货车在红绿灯左转时会在车道上长时间等待，不但增加油耗，而且由于增加了和他车交汇的次数，车祸的几率也大幅提升。通过判断路况和不左转的时机，二级省油成就立即get。

用最少的油跑最远的路

总共分几步？

不论是停车计时熄火还是永不左转，放在现实生活中还是有些夸张。但是我们知道，效率=有用功率/驱动功率，要想让开车的效率最大化，除了减少分母（用油）以外，其实大可以从分子上下功夫。

壳牌每年都在举办一个能源创新比赛—— 壳牌 汽车 环保马拉松（Shell Eco-marathon，下文用SEM代替） ，号召一众大中学生团队们挑战极限，挑战用一单位燃料究竟能够跑多远。也不卖关子了，直接报个数字——说出来你可能不信，在SEM的欧洲赛场上， 1升油可以跑3000多公里 。 虽然做到1升油跑如此远的方式五花八门，但有几项参赛窍门一定是万变不离其宗的。

壳牌 汽车 环保马拉松开幕仪式 | 壳牌

车身设计 - 流线型减低风阻

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不难理解，在买车时，大家都会倾向于买那些看起来 更顺滑，流线型更好 的车型。虽然这样的车看起来拉风，但更多的是因为流线型更好的车风阻系数更小， 汽车 受空气阻力影响也更小，自然更省油。所以在SEM的车型设计环节，减小 汽车 的风阻系数是首先考虑的因素。

等重量胡萝卜小车和马铃薯小车同时从斜坡上滑下

我们给相等重量的胡萝卜和土豆安上轮子，从相同高度和坡度的小坡上滑下，胡萝卜微微先抵达终点。 梭形的胡萝卜和椭圆形的土豆相比，胡萝卜的风阻系数更小 ，相信设计飞机的大佬也明白这个道理，所以飞机都没有土豆形的。同样，在SEM中，大多数的车身也都被设计成了梭形或水滴形，仅仅是这样一个形状的变化，就 能让风阻系数降低10%乃至更低 。

不同外形 汽车 的风阻系数 | researchgate .com

不仅是形状， 汽车 行驶时还会受到来自地面的滚动阻力，这与车身重量密不可分。大部分车为了追求省油，会尽量减轻底盘、发动机、车身甚至司机的重量。就车身来说，学生们会巧妙地选择造车材料来减轻重量，甚至有用纸糊车这样的硬核操作；也会使用预浸布烘烤和3D打印，或是打造全碳纤维车身，总之将整车重量尽量控制在45kg以下。

减轻重量的效果是立竿见影的，比如我们对比了鸡蛋在新鲜状态下与被掏空以后， 处于同样风力下的移动情况，“空壳车”明显走的更轻松 。

新鲜鸡蛋车（上）和空鸡蛋车（下）在同样风力作用下的运动情况

车内构造－高燃烧效率

2

所以对于SEM的赛车来说，设计师往往会尽量同步减轻一些内部构造的重量，比如发动机。但是发动机作为车的“心脏”，更重要的还是起到供能作用。

燃油车的发动机的做功过程可以简单地总结为——油气在发动机气缸里混合，气缸被压缩到一定体积后被点燃，产生动力。我们用了两个大小不同的气球分别代表低压缩比（大气球）和高压缩比（小气球）的气缸，向其中加入等量泡沫小球来模拟燃料。 等量的燃料条件下，气球越大，燃料密度越低，空气燃烧不充分，也就是燃烧效率低 。 因此高压缩比的发动机在SEM中广受欢迎，大家都致力于把每一滴燃料都有效地用在多开1km的目标上。

模拟低压缩比环境，燃烧效率低

模拟高压缩比环境，燃烧效率高

同时，车上变速器的换档元件也可以被去除，只剩下一个传动比仅为一的发动机，可以直接将动力传送给后轮；润滑油在这样的位置就非常关键，因为 好的润滑油可以使其传动效率将得到大幅度提升 。我们在实验室找了一堆老旧的轴承，用它们做了一只风车。

都是实验室角落里扒来的旧轴承

光看油都觉得顺滑

在给轴承添加润滑油的前后，风车的转动速度明显有区别 。 （为了让风车转速更慢、对比效果明显，我们将风车放在了离风扇约2m处）

轴承润滑前

轴承润滑后

车内程序

3

而且还有专门的智能交互系统，通过各种可扩展性程序，可以更好地辅助“躺平了”的车手驾驶，还能实时储存行驶数据，方便团队分析比赛结果。

不仅要赢，而且要躺赢 | 壳牌

驾驶策略

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相比现实生活中的 汽车 ，SEM参赛车辆的零部件都进行了专门的设计和调整，即使是大油门后的空档滑行也不会带来过高的油耗，或对零部件造成损伤，所以像空档滑行这种平时不能玩的骚操作在SEM中也将成为惯常。

滑到最后的才是王者 | re dd it .com

因此，在SEM上我们将会看到一个比较有意思的地方：大多数小车在比赛刚开始会使劲加速，达到高速时就会熄火并滑行一段距离，等到速度慢慢降下来后，再次点火加速。滑行期间驾驶员就安安静静地调整心态，观察路况并见机调整驾驶策略即可。

什么样的老司机

会热衷于这场疯狂的能源 游戏 ？

要想获得好成绩，参赛团队必须每年都不断精进自己的设计。这要追溯到1939年一群壳牌的工程师的一个玩笑，他们打赌看谁能让 汽车 更省油， 当时胜出的那位工程师勉强实现了21 km/L的成绩 ，虽然放到现在也就普通的家用车水平，但在当时却是难上加难。

而正是这样一个简单的玩笑，却慢慢演变为一场更有组织性的赛事——鼓励年轻人持续进行能源 科技 创新，让大学生通过造车来“用最少的能源跑最远的路”，争当最优秀、会开车的“好司机”。 到了 198 5年，世界上有了第一场SEM比赛。

198 5年获胜原型车合影，当年原型车所创下的最佳纪录为680 km/L | 壳牌

在今年，刚刚结束了欧洲站的SEM，将于 8月25日-28日 抵达 北京金港国际赛车场 ，来自 17所高校的22支车队 会在此一决高下。选手在报名比赛的时候会被分成原型车和城市概念车两组，每组下都能选择不同的能源类型：内燃机（汽油、乙醇、柴油）、电动。竞争有多激烈，让我们稍微回顾一下2018年的最佳战绩来感受一下：泰国的一支队伍打造出仅用1升乙醇就能跑2341.1公里的原型车，这 相当于从北京直接冲到广州市中心还能顺便去趟大梅沙 。

2018年乙醇组夺冠的泰国车队 | 壳牌

从 198 5年第一届SEM在法国正式启动，到2019年SEM首次来到北京，每一次比赛，都会有许多燃油高效的创新技术让人眼前一亮，背后与青年学生们积极的参赛热情密不可分。或是车身设计、或是动力系统、或是中控系统，通过举办SEM，极限挑战下产生的设计方案也给这群未来的 汽车 工程师们以启发和灵感。

世界主要能源消耗量 | University of Utah

参考文献

[1] Stodolsky, F., Gaines, L., &Vyas, A. (2000). Analysis of technology options to reduce the fuel consumption of idling trucks (No. ANL/ESD-43). Argonne National Lab., IL (US).

[2] Gaines, L., Vyas, A., &Anderson, J. L. (2006). Estimation of fuel use by idling commercial trucks. Transportation research record, 198 3(1), 91-98.

2050铝锂合金是一种第三代铝锂合金，作为一种新型的铝锂合金，不仅具有传统铝锂合金低密度、高弹性模量以及良好的疲劳性能，同时具有优秀的热稳定性及耐腐蚀性，在航空航天工业中具有广泛的应用前景。

现代航空航天工业要求零部件整体成形，对材料的成形性提出更高的要求。而超塑性成形不仅可以满足航空工业整体成形的需求，同时相对于传统成形方式，对于复杂零件的整体成形具有独特的优势。而要实现超塑性成形首先需要对合金进行晶粒细化，但相关2050合金的晶粒细化研究在国内外尚未见报道，因此对于其晶粒细化研究具有十分重要的意义。

传统的细化晶粒的方法主要有强塑性变形法和形变热处理法，其中强塑性变形法主要包括高压扭转、等通道角挤压、多向锻造和摩擦搅拌等，通过这类方法可将材料晶粒细化至亚微米级甚至纳米级，但是通过这类方法无法制备出大尺寸部件，同时成本较高，无法应用于实际工业生产；而形变热处理法则突破了这些限制，能够生产出大规格的细晶板材，同时控制生产成本，通过形变热处理方法主要是利用粒子激发再结晶形核机制来细化晶粒，即首先将材料进行高温过时效，析出大量的大尺寸第二相，在随后的轧制过程中，这些大尺寸第二相的周围形成强烈的变形区，为随后的再结晶退火提供大量的形核位置，达到细化晶粒的目的。

《温度对01420铝锂合金轧制开裂及晶粒细化的影响》，稀有金属材料与工程，2008年8月，第37卷第8期，采用形变热处理方法制备了01420铝锂合金细晶板材，研究了预热温度、中间退火温度对板材轧制开裂及晶粒细化的影响。结果表明：板材在低温(＜300℃)轧制时常常开裂，将开轧温度提高到400℃，在53％～70％轧制变形量后将板材在340～400℃退火2h，可解决开裂问题。但中间退火温度对最终的再结晶晶粒大小有很大影响：温度为400℃时，合金发生了明显的部分再结晶，位错密度大大降低，虽获得了82％变形量的无开裂的板材，但再结晶后的晶粒粗大，平均晶粒尺寸约为16μm。温度为340、370℃时，合金发生了回复，无明显的再结晶发生，且退火温度越低，所保留的位错密度越高，81％轧制变形量的合金再结晶晶粒尺寸约为11μm。

《中间退火对2a97铝锂合金晶粒细化及超塑性的影响》，中国有色金属学报，2015年1月，第25卷第1期，采用形变热处理法制备2a97铝锂合金细晶板材，利用光学显微镜、透射电镜和高温拉伸等试验方法研究中间退火温度对板材晶粒细化和超塑性的影响。结果表明：板材在室温轧制时，当变形量达到22％时，出现开裂，随着轧制温度的升高，开裂程度逐步缓解；将开轧温度提高到400℃、轧制变形量达到88％时，分别在240、300和400℃进行中间退火1h，可解决开裂问题。但退火温度对超塑性伸长率有很大影响，当退火温度为400℃时，合金发生了明显部分再结晶，位错密度大幅降低，虽获得总变形量为92％的无开裂板材，由于较多的形变储能被释放，晶粒细化程度不高，伸长率仅为260％；将退火温度降低到240℃时，合金内部仅发生了位错运动与重新组合，保留了较高的位错密度，晶粒得到细化，伸长率高达650％。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种晶粒细化效果好，同时所得板材完好无开裂的2050铝锂合金细晶板材的制备方法。

本发明的内容，包括以下步骤：

(1)固溶和淬火：将2050铝锂合金板材进行固溶和淬火处理，固溶温度为450～550℃；

(2)轧制预变形：将固溶淬火后的2050铝锂合金板材在室温下进行轧制预变形，总变形量为35～55％；

(3)过时效处理：将预变形后的2050铝锂合金板材于350～450℃下进行24～60h过时效处理，之后自然冷却；

(4)轧制变形：将过时效处理后的2050铝锂合金板材在150～250℃下保温1～3h，随后进行轧制变形，总变形量为80～96％；

(5)再结晶退火：将轧制后的2050铝锂合金板材于450～550℃下使用盐浴炉进行1～60min再结晶退火，得到2050铝锂合金细晶板材。

优选的，所述2050铝锂合金板材为经热轧成形后的热轧板。

优选的，步骤(1)所述固溶的时间为2～4h。

优选的，步骤(2)所述轧制预变形，道次变形量为10～30％。

优选的，步骤(2)所述轧制过程中能改变轧制方向1～3次。

优选的，步骤(3)所述过时效处理为单级时效处理或多级时效处理。

优选的，步骤(4)所述轧制变形，道次变形量为10～30％。

优选的，步骤(4)所述轧制过程中能改变轧制方向3～8次。

本发明的有益效果有：

(1)本发明采用大轧制量预变形及低温(150～250℃)轧制，可以在既保证2050铝锂合金板材不开裂的同时，又能达到细化板材晶粒的效果。虽然公知的降低轧制温度能改善晶粒细化效果，但是在低温(＜300℃)轧制时常常开裂，300℃以上的轧制温度才有实际意义，现有技术中在轧制过程中增加中间退火步骤，以解决开裂问题。但是针对2050铝锂合金而言，虽然经过中间退火后，板材的开裂情况能得到有效抑制，但是板材会发生严重的回复，导致最终再结晶退火后的晶粒较粗大，达不到细化晶粒的效果。因此本发明采用大轧制量预变形，从而在保证铝锂合金板材在低温下轧制达到不开裂的同时，又能达到细化板材晶粒的效果，取得了本领域技术人员预料不到的技术效果。

(2)本发明在过时效处理前进行轧制预变形，将过时效后的2050铝锂合金板材在150～250℃下保温1～3h，随后进行轧制变形，将过时效与中间退火相结合，解决了2050铝锂合金在高温下变形形变储能不足、晶粒细化效果差，在低温下变形塑性差、变形能力不足以及易开裂的难题，实现了铝锂合金在低温下达到80～96％大变形量的轧制变形，在保留板材的形变储能的情况下有效的抑制了板材的开裂。

(3)本发明采用大轧制量预变形处理，预变形使铝锂合金板材产生大量位错以及变形带，在随后的过时效处理析出第二相的过程中提供大量的形核位置，显著促进了过时效处理过程中第二相析出，使得1μm以上大尺寸第二相的体积分数由未预变形的0.92％提高至3.28％。而在强应变轧制过程中，大尺寸第二相往往会阻碍位错的滑移，位错通常会在第二相周围聚集、缠结，形成强烈的变形区及取向梯度，从而在最终再结晶退火中提供大量的再结晶形核位置，促进非连续再结晶的发生。

(4)本发明引入预变形后，过时效后形成的粗大第二相尺寸更小、分布更加均匀，减轻了晶界发生应力集中的可能，有利于板材在后续轧制过程中塑性的发挥，同时增加了晶内大尺寸第二相的数量，在后续的强应变轧制过程中形成更多的变形区，提供更多的再结晶形核位置。

(5)本发明采用长时高温过时效处理，使板材产生回复，起到中间退火的作用，提高板材后续的变形能力。

(6)本发明将中间退火与高温过时效相结合，有利于缩短工艺流程，降低能耗及生产成本。

附图说明

图1为实施例1的2050铝锂合金板材未预变形及预变形后经过400℃/48h过时效后的纵截面第二相分布sem图，其中(a)未预变形，(b)预变形。

图2为实施例1的2050铝锂合金细晶板材的宏观照片。

图3为实施例1的再结晶退火后2050铝锂合金细晶板材的纵截面晶粒组织图片，图中(a)中心层，(b)表面层。

图4为对比例1的2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片。

图5为对比例2的2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片。

图6为对比例3的2050铝锂合金细晶板材的宏观照片。

图7为对比例3的2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片。

图8为对比例4的2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片。

具体实施方式

实施例1

选取25mm厚的2050铝锂合金热轧板材，先将板材经过520℃/3h固溶，之后进行水淬。之后在室温下进行预变形，总预变形量为40％，道次变形量为10～30％。预变形后在400℃下进行48h过时效处理。随后在200℃下保温2h，轧制至2mm，总变形量为92％，道次变形量为10～30％。最后在盐浴炉中进行470℃/30min再结晶退火，得到最终的2050铝锂合金细晶板材。

所制备的2050铝锂合金细晶板材的宏观照片见图2。

再结晶退火后2050铝锂合金细晶板材的纵截面晶粒组织图片见图3，可见晶粒组织为均匀细小等轴晶，此外，所制备的2050铝锂合金细晶板材的中心层平均晶粒尺寸为9.60μm，表面层平均晶粒尺寸为8.65μm。

对比例1

选取25mm厚的2050铝锂合金热轧板材，轧制前的处理步骤同实施例1。

在400℃下保温2h，轧制至2mm，总变形量为92％，道次变形量为10～30％。随后在盐浴炉中进行470℃/30min再结晶退火。所得2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片见图4，平均晶粒尺寸为21.42μm。

对比例2

选取25mm厚的2050铝锂合金热轧板材，轧制前的处理步骤同实施例1。

在300℃下保温2h，轧制至2mm，总变形量为92％，道次变形量为10～30％。随后在盐浴炉中进行470℃/30min再结晶退火。所得2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片见图5，平均晶粒尺寸为17.11μm。

通过图3与图4和图5的比较分析，可知，当轧制温度较高时，存在大尺寸第二相粒子周围位错聚集程度不够，取向差梯度不足，不能为后续的再结晶提供足够的形核位置，导致晶粒细化效果较差，无法满足超塑性变形的要求。

对比例3

选取25mm厚的2050铝锂合金热轧板材，先将板材经过520℃/3h固溶，之后进行水淬，再在400℃/48h条件下进行过时效处理，随后在200℃下保温2h后轧制至2mm，轧制后的2050铝锂合金板材已经开裂，其宏观照片见图6。在盐浴炉中进行470℃/30min再结晶退火后，所得2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层晶粒组织图片见图7，平均晶粒尺寸为13.16μm。

通过图2与图6的比较分析，可知，进一步降低轧制温度至200℃时，若不进行室温预变形处理，2050铝锂合金板材轧制后发生开裂，不仅出现严重边裂，同时中部出现大量裂纹；而经过大变形量轧制预变形处理后，最终所得2050铝锂合金板材完好无开裂。这是因为如果不进行室温预变形处理，过时效后产生的大尺寸第二相分布不均匀，集中分布在晶界处，在后续轧制过程中会引起晶界处应力集中，导致2050铝锂合金板材开裂，影响合金塑性的发挥；而且采用大变形量的轧制预变形后，高温过时效起到了中间退火的作用，提高了2050铝锂合金板材后续的变形能力。

通过图3和图7的比较分析，可知，未进行室温预变形的2050铝锂合金细晶板材不仅开裂严重，同时晶粒尺寸较大，纵截面中心层的平均晶粒尺寸为13.16μm，无法满足超塑性变形的需求；而经过室温预变形后的2050铝锂合金细晶板材的纵截面中心层平均晶粒尺寸为9.60μm，晶粒细化效果显著改善。这是因为经过室温预变形处理后，后续过时效形成的大尺寸第二相体积分数大幅提升，数量显著提升，而这些大尺寸第二相能够成为后续处理中再结晶形核位置，促进非连续再结晶的发生，从而显著改善晶粒细化效果。

对比例4

2050铝锂合金经过520℃/3h固溶，之后进行水淬，再在400℃/48h条件下进行过时效处理，随后在200℃下保温2h后轧制至2mm，轧制过程中在200℃下对2050铝锂合金板材进行2次20min中间退火，总变形量为92％，随后在盐浴炉中进行470℃/30min再结晶退火。所得2050铝锂合金板材的纵截面中心层晶粒组织见图8，平均晶粒尺寸44.54μm。

由于2050铝锂合金板材在200℃下轧制开裂严重，因此，在轧制过程中在200℃下对2050铝锂合金板材进行1～3次20min中间退火，经过中间退火后，虽然板材开裂情况得到有效抑制，但是通过图3与图8的对比分析，可知，板材发生严重的回复，导致最终再结晶退火后晶粒较粗大。

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