CN108239712A - 一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺 - Google Patents

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农李泽
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刘文宏
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Abstract

本发明提供一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺，属于铝合金板材加工技术领域，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.0～1.3％、Fe＝0.1～0.3％、Cu＝0.05～0.10％、Mn＝0.5～0.8％、Mg＝0.6～0.9％、Zn＝0.06～0.12％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；本发明还提供6082铝合金板材的生产工艺。通过本发明生产工艺制得的铝合金板材可满足航空用要求的强度、硬度和折弯性能要求和阳极氧化色泽标准，应用于航空折弯件，满足阳极氧化效果要求，同时降低停放效应作用。

Description

一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺
【技术领域】
本发明涉及铝合金板材加工技术领域，尤其是一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺。
【技术背景】
6xxx系合金是变形铝合金中最重要的压力加工合金，是以镁和硅为主要合金元素的铝合金，其主要强化相是镁和硅形成的金属间化合物Mg2Si，属于可热处理强化的铝合金。6xxx系合金具有中等强度，良好的塑性，优良的焊接性和耐腐蚀性，以及无应力腐蚀开裂倾向。因此，6xxx系合金是世界上应用最为广泛的铝合金。6082铝合金是6xxx合金中的主要合金成员，6082合金通常具有良好的加工特性及优良的折弯性能。在O态和T4状态下，具有良好的折弯及成形性能，在T5和T6状态下，具有良好的机械加工性能；因此，6082合金通常作为机械零部件被广泛应用。
近年来，随着航空航天、轨道交通等先进装备制造业的发展，越来越多的结构件采用铝合金板材弯曲成型，因此对铝合金板材的弯曲性能提出了更高的要求。使用传统工艺生产的航空用6082折弯板材，虽然强度、硬度达到客户技术协议要求，但是还存在以下不足：(1)折弯处出现微裂纹；(2)折弯性能不稳定，停放效应明显；(3)阳极氧化后色泽不均匀。
目前，最常用的热处理工艺为固溶处理后进行时效，对于6082合金而言，固溶的目的在于获得过饱和固溶体，而时效过程是将强化相析出从而达到强化合金的效果。根据Al-Mg-Si合金等温时效曲线，降低时效温度阻碍或抵制强化效应，升高时效温度会增大硬化速度以及硬化峰值后的软化速度，降低或升高时效温度会对合金的强化效果产生不利影响。因此，如何掌握合金具有强度峰值的时效温度范围并保留良好的弯曲性能、同时消除或减少停放效应是研究的难点。
【发明内容】
鉴于以上提出的问题，本发明提供了一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺，所得的铝合金板材可满足航空用要求的强度、硬度和折弯性能要求和阳极氧化色泽标准，应用于航空折弯件，满足阳极氧化效果要求，同时降低停放效应作用。
本发明的技术方案如下：
一种航空用6082铝合金板材，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.0～1.3％、Fe＝0.1～0.3％、Cu＝0.05～0.10％、Mn＝0.5～0.8％、Mg＝0.6～0.9％、Zn＝0.06～0.12％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
进一步地，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.2％、Fe＝0.2％、Cu＝0.08％、Mn＝0.6％、Mg＝0.8％、Zn＝0.09％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按照预定重量百分比，将上述各元素配料放入熔炼炉中于700～715℃条件下熔炼，保温38～42min，经扒渣、过滤后，将铝液铸造成铝合金锭；
(2)将所得铝合金锭均匀化热处理后切去头尾进行铣面；
(3)将铣面后的铝合金锭经过预热再经过热轧，然后进行冷轧将其轧至厚度为1.4～1.6mm的铝合金薄板；
(4)将铝合金薄板放入气垫式热处理炉中，在545～555℃温度下，以12～18m/min的速度进行固溶淬火；
(5)将固溶淬火后的铝合金板材于6h内，于温度为150～160℃进行8-10h的人工时效处理，冷却后检测，分切包装入库即可。
进一步地，在步骤(1)中，所述熔炼炉中的熔炼温度为710℃。
进一步地，在步骤(4)中，所述固溶淬火的温度为550℃。
进一步地，在步骤(4)中，所述固溶淬火的速度为15m/min。
进一步地，在步骤(4)中，所述气垫炉固溶淬火的淬火方式为水淬。
本发明提供了一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺，与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明所用铝合金板材的型号为6082铝合金板材，其化学成分包括Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Cr、Ti及Al，上述元素按照特定比例配料，经铸造、均匀化热处理、机加工、预热、热轧、最后冷轧成铝合金板材；其中，本发明铝合金成分符合EN573-3标准化学成分对6082型铝合金板材要求的元素含量范围，且调整了个别元素的配比，以满足航空铝合金板材的弯曲性能和阳极氧化色泽的要求；本发明通过生产工艺探索，提出了一种合理的固溶淬火和时效工艺结合的铝合金加工工艺，使所得铝合金板材的强度高于EN485标准的20～50Mpa、硬度高于10～20Hv，同时还可保持优异的弯曲性能，也减小了停放效应作用的优点；
本发明的铝合金加工工艺是按照预定重量百分比，将上述各元素配料放入熔炼炉中于700～715℃条件下熔炼，保温38～42min，经扒渣、过滤后，将铝液铸造成铝合金锭；将所得铝合金锭均匀化热处理后切去头尾进行铣面；将铣面后的铝合金锭经过预热再经过热轧，然后进行冷轧将其轧至厚度为1.4～1.6mm的铝合金薄板；将铝合金薄板放入气垫式热处理炉中，在545～555℃温度下，以12～18m/min的速度进行固溶淬火；将固溶淬火后的铝合金板材于6h内，于温度为150～160℃进行8-10h的人工时效处理，冷却后检测，分切包装入库即可。可满足航空铝合金板材的弯曲性能和阳极氧化色泽的要求，同时还提高生产效率，降低生产成本，能使铸造的铝合金产生良好的晶粒细化，有效克服铸造裂纹，改善铸件外观，保证铝合金板材均匀性和性能一致性。其中，通过控制固溶淬火的温度、速度，以及和人工时效停留时间相互衔接的工艺要点，满足大批量生产要求，而且生产速度快，生产成本低，使处理后的铝合金板材性能稳定化时间长，成形性好，可延长产品冲压前的保存时间。本发明所采用的每一技术手段都是相互配合、相互促进的，且步步为营、环环相扣的，所产生的总的技术效果远远高于单个技术手段所产生的技术手段的简单加和。
总之，本发明提供的一种航空用6082铝合金板材及其生产工艺，所得的铝合金板材可满足航空用要求的强度、硬度和折弯性能要求和阳极氧化色泽标准，应用于航空折弯件，满足阳极氧化效果要求，同时降低停放效应作用。
【具体实施方式】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
实施例1
一种航空用6082铝合金板材，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.0％、Fe＝0.1％、Cu＝0.05％、Mn＝0.5％、Mg＝0.6％、Zn＝0.06％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按照预定重量百分比，将上述各元素配料放入熔炼炉中于700℃条件下熔炼，保温38min，经扒渣、过滤后，将铝液铸造成铝合金锭；
(2)将所得铝合金锭均匀化热处理后切去头尾进行铣面；
(3)将铣面后的铝合金锭经过预热再经过热轧，然后进行冷轧将其轧至厚度为1.4～mm的铝合金薄板；
(4)将铝合金薄板放入气垫式热处理炉中，在545℃温度下，以12m/min的速度进行固溶淬火；所述气垫炉固溶淬火的淬火方式为水淬；
(5)将固溶淬火后的铝合金板材于6h内，于温度为150℃进行8-10h的人工时效处理，冷却后检测，分切包装入库即可。
实施例2
一种航空用6082铝合金板材，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.3％、Fe＝0.3％、Cu＝0.10％、Mn＝0.8％、Mg＝0.9％、Zn＝0.12％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按照预定重量百分比，将上述各元素配料放入熔炼炉中于715℃条件下熔炼，保温42min，经扒渣、过滤后，将铝液铸造成铝合金锭；
(2)将所得铝合金锭均匀化热处理后切去头尾进行铣面；
(3)将铣面后的铝合金锭经过预热再经过热轧，然后进行冷轧将其轧至厚度为1.6mm的铝合金薄板；
(4)将铝合金薄板放入气垫式热处理炉中，在555℃温度下，以18m/min的速度进行固溶淬火；所述气垫炉固溶淬火的淬火方式为水淬；
(5)将固溶淬火后的铝合金板材于6h内，于温度为160℃进行8-10h的人工时效处理，冷却后检测，分切包装入库即可。
实施例3
一种航空用6082铝合金板材，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.2％、Fe＝0.2％、Cu＝0.08％、Mn＝0.6％、Mg＝0.8％、Zn＝0.09％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按照预定重量百分比，将上述各元素配料放入熔炼炉中于710℃条件下熔炼，保温40min，经扒渣、过滤后，将铝液铸造成铝合金锭；
(2)将所得铝合金锭均匀化热处理后切去头尾进行铣面；
(3)将铣面后的铝合金锭经过预热再经过热轧，然后进行冷轧将其轧至厚度为1.5mm的铝合金薄板；
(4)将铝合金薄板放入气垫式热处理炉中，在550℃温度下，以15m/min的速度进行固溶淬火；所述气垫炉固溶淬火的淬火方式为水淬；
(5)将固溶淬火后的铝合金板材于6h内，于温度为155℃进行8-10h的人工时效处理，冷却后检测，分切包装入库即可。
对比例
1.5mm厚6082铝合金板材放入气垫式热处理炉中，在550℃温度下，以15m/min的速度进行固溶淬火，采取淬火后6h之内自然时效，分切后进行拉伸、硬度、弯曲性能检测，板材在室温下停放30天后进行弯曲性能检测；
将实施例1-3的板材进行拉伸、硬度、弯曲性能检测，板材在室温下停放30天后进行弯曲性能检测。
表1为各个实施例的拉伸、硬度、弯曲性能检测数据，所得数据均为3次重复试验后取的均值。
表1拉伸、硬度、弯曲性能检测数据
实验结果显示，本发明产品的铝合金板材，在30天后铝合金板材的弯折出无可见裂纹或有细微裂纹，且效果显著优于对比实施例。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种航空用6082铝合金板材，其特征在于，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.0～1.3％、Fe＝0.1～0.3％、Cu＝0.05～0.10％、Mn＝0.5～0.8％、Mg＝0.6～0.9％、Zn＝0.06～0.12％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
2.根据权利要求1所述的一种航空用6082铝合金板材，其特征在于，所述6082铝合金板材的化学成分包括以下重量百分比的各组分：Si＝1.2％、Fe＝0.2％、Cu＝0.08％、Mn＝0.6％、Mg＝0.8％、Zn＝0.09％、Cr≤0.05％、Ti≤0.05％，其余量为Al和不可避免的元素；其中，所述不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照预定重量百分比，将上述各元素配料放入熔炼炉中于700～715℃条件下熔炼，保温38～42min，经扒渣、过滤后，将铝液铸造成铝合金锭；
(2)将所得铝合金锭均匀化热处理后切去头尾进行铣面；
(3)将铣面后的铝合金锭经过预热再经过热轧，然后进行冷轧将其轧至厚度为1.4～1.6mm的铝合金薄板；
(4)将铝合金薄板放入气垫式热处理炉中，在545～555℃温度下，以12～18m/min的速度进行固溶淬火；
(5)将固溶淬火后的铝合金板材于6h内，于温度为150～160℃进行8-10h的人工时效处理，冷却后检测，分切包装入库即可。
4.根据权利要求3所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，其特征在于，在步骤(1)中，所述熔炼炉中的熔炼温度为710℃。
5.根据权利要求3所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，其特征在于，在步骤(4)中，所述固溶淬火的温度为550℃。
6.根据权利要求3所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，其特征在于，在步骤(4)中，所述固溶淬火的速度为15m/min。
7.根据权利要求3所述的一种航空用6082铝合金板材的生产工艺，其特征在于，在步骤(4)中，所述气垫炉固溶淬火的淬火方式为水淬。
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