CN110722162A - 一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法 - Google Patents

一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，将原料金属铝、金属锂、金属镁、金属锆在一级熔炼炉中进行熔炼，形成液态金属混合液；一次除渣除气；液态金属混合液在中间包中保温，并二次除渣除气；在中间包中将液态金属混合液在惰性气氛中进行雾化形成颗粒喷射流，调整喷射设备的技术参数，控制所述颗粒喷射流高速沉积到基体上，凝固形成1420铝锂合金空心坯材料；将喷射成形的所述1420铝锂合金空心坯材料自然冷却，消除残余应力；车削、脱模获得成品。制备出1420铝锂合金空心锭坯，并进行相应的热加工工艺和热处理工艺后，抗拉强度超过490MPa，屈服强度超过340MPa，延伸率超过10％。

Description

一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金制备工艺,尤其涉及一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法。
背景技术
轻量化是武器装备发展永恒的主题，尤其是航空航天装备，结构减重对型号性能和综合技术水平具有显著的作用。目前，国家的航空航天装备对全尺寸构件的需求越来越多，且全尺寸构件多是空心结构，规格和尺寸较大，用传统实心锭坯进行空心构件制备，工艺复杂，难度较大。
而现有技术生产铝锂合金中存在化学成分不均匀，铸造过程中成分宏观偏析。需要溶剂覆盖，造成溶剂夹杂。锭坯组织不均匀等弊端。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，包括如下步骤：
将原料金属铝、金属锂、金属镁、金属锆在一级熔炼炉中进行熔炼，形成液态金属混合液；
一次除渣除气；
液态金属混合液在中间包中保温，并二次除渣除气；
在中间包中将液态金属混合液在惰性气氛中进行雾化形成颗粒喷射流，调整喷射设备的技术参数，控制所述颗粒喷射流高速沉积到基体上，凝固形成1420铝锂合金空心坯材料；
将喷射成形的所述1420铝锂合金空心坯材料自然冷却，消除残余应力；
车削、脱模获得成品。
进一步的，一级熔炼炉中熔炼温度为680-760℃。
进一步的，所述液态金属混合液在中间包中保温的保温温度为680-760℃。
进一步的，所述惰性气氛中气体选择为氩气。
进一步的，喷射设备的技术参数为，双喷嘴偏心距为800-1000mm，倾斜角10°-30°、扫描范围300-350mm。
进一步的，喷射设备的技术参数为，收集器的旋转速度40-60r/min、下降速度2-4mm/s，接收距离600mm。
进一步的，雾化温度760～850℃，雾化压力0.8MPa。
本发明提供的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，具有以下优点：本发明具有以下技术特点：
1、化学成分均匀，几乎无铸造工艺的成分宏观偏析；
2、H含量可有效控制；
3、不需要熔剂覆盖，避免熔剂夹杂；
4、全过程Ar保护，避免氧化物夹杂；
5、无铸造的冷隔、开裂缺陷，锭坯热应力大幅消减；
6、喷射成形均匀快冷，锭坯组织细小均匀；
7、生产全过程无需水冷，不与水接触，不存在浇铸漏流问题，无燃烧、***等风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明喷射设备的结构连接示意图；
图2为本发明喷射设备的工艺参数图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示，作为实施例，一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，包括如下步骤：
将原料金属铝、金属锂、金属镁、金属锆在一级熔炼炉中进行熔炼，熔炼的温度为680-760℃，一级熔炼炉为一级中频熔炼炉，形成液态金属混合液；
除渣剂与液态金属混合液按照50g/吨的剂量加入除渣剂，除渣剂的选择可以根据实际生产情况在现有除渣剂中选取，进行一次除渣除气；
液态金属混合液在中间包中保温，保温温度为680-760℃，并加入除渣剂进行二次除渣除气；
在中间包中将液态金属混合液在以氩气为惰性气氛条件下进行雾化形成颗粒喷射流，喷射设备包括内喷嘴2和外喷嘴4，用于喷射颗粒。内喷嘴扫描变频电机1驱动内喷嘴2工作，外喷嘴扫描变频电机3驱动外喷嘴4工作，收集器5用于收集颗粒喷射流形成锭坯。沉积室6用于收集溢出的颗粒喷射流，及创造封闭工作空间。
调整喷射设备的技术参数：双喷嘴为内喷嘴和外喷嘴。
双喷嘴偏心距e1、e2为800-1000mm，倾斜角α1、α2为10°-30°、扫描范围300-350mm。内喷嘴雾化锥轴线A1和外喷嘴雾化锥轴线A2如图2所示。
收集器5的旋转速度40-60r/min、下降速度2-4mm/s，接收距离h为600mm。
雾化温度760～850℃，雾化压力0.8MPa。
控制所述颗粒喷射流高速沉积到基体上，凝固形成1420铝锂合金空心坯材料；
将喷射成形的所述1420铝锂合金空心坯材料自然冷却，消除残余应力；
车削、脱模获得成品。
通过对喷射成形双喷嘴扫描工艺及模芯设计研究，制备出1420铝锂合金空心锭坯，并进行相应的热加工工艺和热处理工艺后，抗拉强度超过490MPa，屈服强度超过340MPa，延伸率超过10％。
喷射成形1420铝锂合金是优异的轻质结构材料，在很多构件上可替代普通铝合金，对先进战机和导弹等军事装备结构轻量化、性能提升具有显著的应用效果。喷射成形技术是让熔融金属从细小的导液管内流出，在充满惰性气体的舱中被高压气体所雾化。雾化的液滴被喷射到称作收集器的基板上，在半熔融半凝固的状态下进行凝固。改变收集器的形状或运动方式，就能制成各种形状大小的半成品，如环、圆锭和板坯等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将原料金属铝、金属锂、金属镁、金属锆在一级熔炼炉中进行熔炼，形成液态金属混合液；
一次除渣除气；
液态金属混合液在中间包中保温，并二次除渣除气；
在中间包中将液态金属混合液在惰性气氛中进行雾化形成颗粒喷射流，调整喷射设备的技术参数，控制所述颗粒喷射流高速沉积到基体上，凝固形成1420铝锂合金空心坯材料；
将喷射成形的所述1420铝锂合金空心坯材料自然冷却，消除残余应力；
车削、脱模获得成品。
2.根据权利要求1所述的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：一级熔炼炉中熔炼温度为680-760℃。
3.根据权利要求2所述的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：所述液态金属混合液在中间包中保温的保温温度为680-760℃。
4.根据权利要求3所述的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛中气体选择为氩气。
5.根据权利要求4所述的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：喷射设备的技术参数为，双喷嘴偏心距为800-1000mm，倾斜角10°-30°、扫描范围300-350mm。
6.根据权利要求5所述的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：喷射设备的技术参数为，收集器的旋转速度40-60r/min、下降速度2-4mm/s，接收距离600mm。
7.根据权利要求6所述的一种喷射成形1420铝锂合金空心锭坯的制备方法，其特征在于：雾化温度760～850℃，雾化压力0.8MPa。
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