CN108165848A - 一种航空用铝合金型材的制造方法 - Google Patents

一种航空用铝合金型材的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种航空用铝合金型材的制造方法，本发明涉及铝合金型材的制造方法。本发明是要解决现有工艺生产的各类铝合金型材抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率和剥落腐蚀性能低的问题。方法：一、熔炼；二、铸造；三、切断；四、车皮；五、退火；六、加热；七、挤压；八、固溶水淬；九、拉伸；十、时效。本发明通过优化合金成分，挤压之后采用优化的固溶和时效工艺，达到了用户对此合金型材的综合性能需求，制备的铝合金型材实体尺寸、表面质量良好，工业生产中成型性能好，综合力学性能优良。本发明用于制备航空用铝合金型材。

Description

一种航空用铝合金型材的制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金型材的制造方法。
背景技术
铝合金材料使用范围广，在工业上可以应用于建筑、电子电器、运输、航空、航天等各个领域。目前，我国某项航空用产品需要一种特殊型材，要求此种铝合金T74511状态型材抗拉强度达到540N/mm2、规定非比例延伸强度达到480N/mm2、断后伸长率达到8％、剥落腐蚀性能达到EB级。
在本领域研究中，发明名称为《一种航天用铝合金柳钉棒材的制造方法》公开了一种以铜为主成份采用单级时效制备铝合金的方法；发明名称为《一种大规格铝合金铸锭的制备方法》公开了一种铝合金铸锭的制备方法，但现有工艺生产的各类铝合金型材抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率和剥落腐蚀性能低，因此无法满足航空用品的应用要求。
发明内容
本发明是要解决现有工艺生产的各类铝合金型材抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率和剥落腐蚀性能低的问题，而提供一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法。
一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，具体是按照以下步骤制备的：
一、熔炼：按元素的质量百分比为Zn：5.9％～6.9％、Mg：2.0％～2.7％、Cu：1.9％～2.5％、Zr：0.08％～0.15％、Si：≤0.12％、Fe：≤0.15％、Mn：≤0.10％、Cr：≤0.04％、Ti：≤0.06％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720℃～760℃条件下熔炼6h～7h，得到铝合金熔液；
二、铸造：将步骤一得到的铝合金溶液在温度为715℃～750℃、铸造速度为80mm/min～90mm/min、冷却水强度为0.01MPa～0.03MPa、冷却水温度为18℃～25℃的条件下铸造成直径为192mm～195mm的铸棒；
三、切断：将步骤二得到的铸棒切断成长度为400mm～450mm的短棒；
四、车皮：将步骤三得到的短棒车去表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
五、退火：将步骤四得到的铝合金铸锭在退火温度为460℃～475℃的条件下进行均匀化退火31h～33h；
六、加热：将步骤五退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中，将铝合金铸锭加热至380℃～410℃，得到处理后的铝合金铸锭；
七、挤压：将步骤六处理后的铝合金铸锭铣经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为380℃～400℃，得到长度为10000mm～10100mm的铝合金型材；
八、固溶水淬：将步骤七得到的铝合金型材在温度为465℃～475℃条件下进行固溶，保温1h～1.2h后出炉水淬；
九、拉伸：将步骤八固溶水淬后的铝合金型材在4h内拉伸矫直，控制拉伸变形率为1.5％～3.0％；
十、时效：将步骤九拉伸矫直的铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为120℃～125℃，保温4h～5h，第二级时效加热至温度为160℃～170℃，保温11h～13h，制备得到航空用铝合金型材。
本发明制备的航空用铝合金型材中杂质Si少于0.12％、Fe少于0.15％，其他单个杂质少于0.05％，此范围内的杂质对铝合金型材的性能没有影响。
本发明的有益效果是：本发明通过优化合金成分，挤压之后采用优化的固溶和时效工艺，达到了用户对此合金型材的综合性能需求，制备的铝合金型材实体尺寸、表面质量良好，工业生产中成型性能好，综合力学性能优良，通过GB/T228《金属材料室温拉试验方法》试验T74511状态型材抗拉强度不小于540N/mm2、规定非比例延伸强度不小于480N/mm2、断后伸长率不小于8％；通过HB 5455《铝合金剥层腐蚀试验方法》试验T74511状态型材的剥落腐蚀性能不低于EB级。适合制作航空用铝合金型材。
本发明用于制备航空用铝合金型材。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，具体是按照以下步骤制备的：
一、熔炼：按元素的质量百分比为Zn：5.9％～6.9％、Mg：2.0％～2.7％、Cu：1.9％～2.5％、Zr：0.08％～0.15％、Si：≤0.12％、Fe：≤0.15％、Mn：≤0.10％、Cr：≤0.04％、Ti：≤0.06％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720℃～760℃条件下熔炼6h～7h，得到铝合金熔液；
二、铸造：将步骤一得到的铝合金溶液在温度为715℃～750℃、铸造速度为80mm/min～90mm/min、冷却水强度为0.01MPa～0.03MPa、冷却水温度为18℃～25℃的条件下铸造成直径为192mm～195mm的铸棒；
三、切断：将步骤二得到的铸棒切断成长度为400mm～450mm的短棒；
四、车皮：将步骤三得到的短棒车去表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
五、退火：将步骤四得到的铝合金铸锭在退火温度为460℃～475℃的条件下进行均匀化退火31h～33h；
六、加热：将步骤五退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中，将铝合金铸锭加热至380℃～410℃，得到处理后的铝合金铸锭；
七、挤压：将步骤六处理后的铝合金铸锭铣经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为380℃～400℃，得到长度为10000mm～10100mm的铝合金型材；
八、固溶水淬：将步骤七得到的铝合金型材在温度为465℃～475℃条件下进行固溶，保温1h～1.2h后出炉水淬；
九、拉伸：将步骤八固溶水淬后的铝合金型材在4h内拉伸矫直，控制拉伸变形率为1.5％～3.0％；
十、时效：将步骤九拉伸矫直的铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为120℃～125℃，保温4h～5h，第二级时效加热至温度为160℃～170℃，保温11h～13h，制备得到航空用铝合金型材。
本实施方式通过优化合金成分，挤压之后采用优化的固溶和时效工艺，达到了用户对此合金型材的综合性能需求，制备的铝合金型材实体尺寸、表面质量良好，工业生产中成型性能好，综合力学性能优良，通过GB/T228《金属材料室温拉试验方法》试验T74511状态型材抗拉强度不小于540N/mm2、规定非比例延伸强度不小于480N/mm2、断后伸长率不小于8％；通过HB 5455《铝合金剥层腐蚀试验方法》试验T74511状态型材的剥落腐蚀性能不低于EB级。适合制作航空用铝合金型材。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中按元素的质量百分比为Zn：6.2％～6.5％、Mg：2.2％～2.5％、Cu：2.0％～2.2％、Zr：0.09％～0.12％、Si：≤0.10％、Fe：≤0.12％、Mn：≤0.06％、Cr：≤0.03％、Ti：≤0.05％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中按元素的质量百分比为Zn：6.4％、Mg：2.3％、Cu：2.1％、Zr：0.10％、Si：0.05％、Fe：0.08％、Mn：0.05％、Cr：0.02％、Ti：0.03％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中在温度为730℃条件下熔炼。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中在温度为720℃、铸造速度为85mm/min、冷却水强度为0.02MPa、冷却水温度为19℃的条件下铸造。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤五中在退火温度为470℃的条件下进行均匀化退火32h。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤七中挤压温度为390℃。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤八中在温度为470℃条件下进行固溶。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤九中控制拉伸变形率为2.5％。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤十中第一级时效加热至温度为121℃～124℃，保温4.5h，第二级时效加热至温度为162℃～168℃，保温12h。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种航空用铝合金型材的制造方法，具体是按照以下步骤制备的：
一、熔炼：按元素的质量百分比为Zn：6.4％、Mg：2.3％、Cu：2.1％、Zr：0.10％、Si：0.05％、Fe：0.08％、Mn：0.05％、Cr：0.02％、Ti：0.03％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为730℃条件下熔炼7h，得到铝合金熔液；
二、铸造：将步骤一得到的铝合金溶液在温度为720℃、铸造速度为85mm/min、冷却水强度为0.02MPa、冷却水温度为19℃的条件下铸造成直径为192mm的铸棒；
三、切断：将步骤二得到的铸棒切断成长度为450mm的短棒；
四、车皮：将步骤三得到的短棒车去表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
五、退火：将步骤四得到的铝合金铸锭在退火温度为470℃的条件下进行均匀化退火32h；
六、加热：将步骤五退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中，将铝合金铸锭加热至410℃，得到处理后的铝合金铸锭；
七、挤压：将步骤六处理后的铝合金铸锭铣经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为390℃，得到长度为10000mm的铝合金型材；
八、固溶水淬：将步骤七得到的铝合金型材在温度为470℃条件下进行固溶，保温1h后出炉水淬；
九、拉伸：将步骤八固溶水淬后的铝合金型材在4h内拉伸矫直，控制拉伸变形率为2.5％；
十、时效：将步骤九拉伸矫直的铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为120℃，保温4h，第二级时效加热至温度为165℃，保温12h，制备得到航空用铝合金型材。
本实施例制备的航空用铝合金型材实体尺寸、表面质量良好，工业生产中成型性能好，综合力学性能优良，T74511状态型材抗拉强度不小于540N/mm2、规定非比例延伸强度不小于480N/mm2、断后伸长率不小于8％；剥落腐蚀性能不低于EB级。适合制作航空用铝合金型材。

Claims (10)

1.一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于具体是按照以下步骤制备的：
一、熔炼：按元素的质量百分比为Zn：5.9％～6.9％、Mg：2.0％～2.7％、Cu：1.9％～2.5％、Zr：0.08％～0.15％、Si：≤0.12％、Fe：≤0.15％、Mn：≤0.10％、Cr：≤0.04％、Ti：≤0.06％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720℃～760℃条件下熔炼6h～7h，得到铝合金熔液；
二、铸造：将步骤一得到的铝合金熔液在温度为715℃～750℃、铸造速度为80mm/min～90 mm/min、冷却水强度为0.01 MPa～0.03 MPa、冷却水温度为18℃～25℃的条件下铸造成直径为192mm～195mm的铸棒；
三、切断：将步骤二得到的铸棒切断成长度为400mm～450mm的短棒；
四、车皮：将步骤三得到的短棒车去表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
五、退火：将步骤四得到的铝合金铸锭在退火温度为460℃～475℃的条件下进行均匀化退火31h～33h；
六、加热：将步骤五退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中，将铝合金铸锭加热至380℃～410℃，得到处理后的铝合金铸锭；
七、挤压：将步骤六处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为380℃～400℃，得到长度为10000mm～10100mm的铝合金型材；
八、固溶水淬：将步骤七得到的铝合金型材在温度为465℃～475℃条件下进行固溶，保温1h～1.2h后出炉水淬；
九、拉伸：将步骤八固溶水淬后的铝合金型材在4h内拉伸矫直，控制拉伸变形率为1.5％～3.0％；
十、时效：将步骤九拉伸矫直的铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为120℃～125℃，保温4h～5h，第二级时效加热至温度为160℃～170℃，保温11h～13h，制备得到航空用铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤一中按元素的质量百分比为Zn：6.2％～6.5％、Mg：2.2％～2.5％、Cu：2.0％～2.2％、Zr：0.09％～0.12％、Si：≤0.10％、Fe：≤0.12％、Mn：≤0.06％、Cr：≤0.03％、Ti：≤0.05％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中。
3.根据权利要求2所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤一中按元素的质量百分比为Zn：6.4％、Mg：2.3％、Cu：2.1％、Zr：0.10％、Si：0.05％、Fe：0.08％、Mn：0.05％、Cr：0.02％、Ti：0.03％和余量为Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中。
4.根据权利要求3所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤一中在温度为730℃条件下熔炼。
5.根据权利要求4所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤二中在温度为720℃、铸造速度为85 mm/min、冷却水强度为0.02 MPa、冷却水温度为19℃的条件下铸造。
6.根据权利要求5所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤五中在退火温度为470℃的条件下进行均匀化退火32h。
7.根据权利要求6所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤七中挤压温度为390℃。
8.根据权利要求7所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤八中在温度为470℃条件下进行固溶。
9.根据权利要求8所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤九中控制拉伸变形率为2.5％。
10.根据权利要求9所述的一种采用双级时效制造航空用铝合金型材的方法，其特征在于步骤十中第一级时效加热至温度为121℃～124℃，保温4.5h，第二级时效加热至温度为162℃～168℃，保温12h。
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