CN110863128B - 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法 - Google Patents

一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110863128B
CN110863128B CN201911385053.9A CN201911385053A CN110863128B CN 110863128 B CN110863128 B CN 110863128B CN 201911385053 A CN201911385053 A CN 201911385053A CN 110863128 B CN110863128 B CN 110863128B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
percent
extruded material
heating
ingot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911385053.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110863128A (zh
Inventor
王洪伍
王凤春
丛福官
刘洪雷
任伟才
吴沂哲
王英君
左德运
宋凌峰
王小鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Light Alloy Co Ltd
Original Assignee
Northeast Light Alloy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Light Alloy Co Ltd filed Critical Northeast Light Alloy Co Ltd
Priority to CN201911385053.9A priority Critical patent/CN110863128B/zh
Publication of CN110863128A publication Critical patent/CN110863128A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110863128B publication Critical patent/CN110863128B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法，涉及一种铝合金挤压材的制备方法。本发明的目的是解决现有铝合金挤压材强度和耐腐蚀性能达不到国产大型飞机机翼长桁或机身长桁指标要求的技术问题。本发明的挤压材由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、Zr和余量为Al的元素组成，其制备工艺包含以下步骤：按元素百分含量称取原材料，经熔融、铸造、均匀化退火、锯切、车皮、挤压、固溶淬火、预拉伸和双级时效处理获得铝合金挤压材。本发明制备的超高强铝合金挤压材具有表面质量良好、尺寸精确、强度高、耐蚀性好和性能稳定等特点。本发明制备的航空用640MPa级铝合金挤压材可广泛应用于航空、航天等飞行器领域。

Description

一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金挤压材的制备方法。
背景技术
一种航空用640MPa级铝合金挤压材作为某机型重要的结构材料，主要用于飞机机翼长桁或机身长桁，既可提高材料的利用率、降低成本、减轻飞机重量，且体现大飞机的先进性。目前，该种铝合金挤压材主要还由美国、德国和法国等少数西方国家生产，我国近几年虽然进行了跟踪研究，并在工业化条件下试制出该挤压材，但目前仍存在该种铝合金大规格圆铸锭成型率低、铸锭冶金质量差、挤压材热处理工艺不成熟、缺少工业化批量生产经验、关键技术积累不足等问题，还不能保证挤压材的质量均一性和批量稳定性，挤压材的强度及耐蚀性能达不到指标要求。因此，开展一种航空用640MPa级铝合金挤压材的研究试制具有深远的意义。
发明内容
本发明是要解决现有的铝合金挤压材强度和耐腐蚀性能达不到国产大型飞机机翼长桁或机身长桁指标要求的技术问题，而提供一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法。
本发明的航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法是按以下步骤进行的：
步骤一、按各元素的质量百分比称取电解铜、锌锭、镁锭、Al-Ti-B丝、Al-5％Zr和重熔用精铝锭作为原料，然后将原料加入干燥的熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为730℃～760℃、熔炼时间为8h～16h，得到铝合金熔体；将铝合金熔体导入静止炉中依次进行除气、精炼和成分校准，精炼温度为700℃～720℃，精炼时间为30min～35min，最后将铝合金熔体静置30min～40min，得到精炼后的铝合金熔体；
所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.11％、Fe≤0.16％、Cu为1.95％～2.65％、Mn为0.005％～0.05％、Mg为1.75％～2.35％、Cr为0.003％～0.04％、Zn为7.55％～8.4％、Ti为0.005％～0.06％、B为0.003％～0.05％、Zr为0.08％～0.3％，余量为Al；
步骤二、将步骤一精炼后的铝合金熔体进行铸造，铸造温度为690℃～720℃，铸造速度为22mm/min～30mm/min，冷却水水压为0.03MPa～0.05MPa，冷却水温度为5℃～25℃，铸造完成得到直径Φ400～Φ410mm，长度为5000mm～7000mm的铝合金圆铸锭；
步骤三、将步骤二得到的铝合金圆铸锭放入均火炉中进行均匀化处理，均火炉加热至420℃～430℃、保温12h～15h，升温至470℃～480℃且保温50h～60h，得到均匀化处理后的铝合金圆铸锭；
步骤四、将步骤三得到的均匀化处理后的铝合金圆铸锭进行车皮和锯切，车皮厚度为10mm～20mm，获得Φ380mm～Φ390mm×1000mm的铸块；
本步骤中将圆铸锭进行车皮是为了铣削掉铸锭表面热处理氧化皮、拉痕、微裂纹和偏析瘤等铸造缺陷；
步骤五、将步骤四获得的铸块装入加热炉中加热至410℃～440℃并保温0.5h～2h，然后用挤压机进行反向挤压，挤压速度为0.15mm/min～0.45mm/min，得到预制挤压材；
步骤六、将步骤五获得的预制挤压材放入淬火炉中进行淬火，淬火工艺为：加热至450℃～470℃并保温120min～150min，然后升温至470℃～480℃并保温230min～280min，最后在15s～30s内浸入温度为10℃～35℃的水中完成淬火处理，得到淬火态挤压材；
步骤七、将步骤六获得的淬火态挤压材进行预拉伸，预拉伸变形量为1.0％～3.0％；
步骤八、将步骤七预拉伸后的挤压材放入时效炉中，加热至115℃～125℃并保温4h～6h，然后升温至150℃～160℃并保温6.5h～7.5h，最后出炉空冷，获得一种航空用640MPa级铝合金挤压材。
本发明中的Al-5％Zr中Zr元素的质量分数为5％，其余为Al。
本发明中的Al-Ti-B丝中三个元素的原子比是1:1:1。
本发明的航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法中每一杂质元素的含量均≤0.16％，杂质元素总量≤0.75％，此时杂质元素对该铝合金挤压材的性能没有影响。其中，Fe和Si元素来源于重熔用精铝锭中的杂质，其含量对挤压材最终性能影响较大。配料时采用纯度为99.99％的重熔精铝锭，主要目的是为了控制杂质元素含量Fe≤0.085％、Si≤0.065％，减少难熔含Fe相的生成，提高挤压材的断裂韧性和和静力性能以及耐腐蚀性能。
Mn和Cr来源于重熔精铝锭。
相对现有技术，本发明具有如下优点：
铝合金挤压材挤压方式分为正向挤压和反向挤压两种。由于反向挤压变形区靠近模孔附近，所需挤压力小、挤压速度高、金属流动均匀、挤压材的组织和性能均匀、可减少甚至消除粗晶环缺陷、几何废料少等优点，所以本发明铝合金挤压材的制备采取反向挤压的方式。
本发明选择合理的工艺路线，通过高品质圆铸锭的制备、强韧化热处理等技术控制挤压材的组织分布、充分发挥挤压材的高强高韧、耐蚀及高耐损伤容限的综合性能优势，保证了此种超高强挤压材性能稳定。
本发明通过等温压缩热模拟手段研究锭坯加热工艺、挤压速度、挤压温度来调控挤压金属流变过程，实现对称等流量成型，突破低塑性高抗力铝合金挤压材不易变形和开裂的问题；通过在双级时效过程中力学性能和组织的演变规律，以最大限度地提高此合金中的沉淀强化相GP区和η’相体积分数，实现其在晶内和晶界的合理分布；通过调整时效温度和时间、多级时效工艺之间的匹配，促使挤压材的晶界析出相、晶界无析出带和基体析出相向最佳匹配状态转变，最终保证挤压材具有高的强度的同时具有优良的耐腐蚀性能。
本发明制备的铝合金挤压材长度可达22米，挤压材强度高、耐腐蚀性能优良、表面质量好、组织均匀、性能稳定、尺寸精度满足ANSI H35.2(M)-2013技术要求。对其性能检测，达到的指标如下：
电导率≥21.0MS/m、纵向拉伸性能Rm≥640MPa、Rp0.2≥605MPa、A≥9.5％、纵向压缩屈服强度≥605MPa、抗剥落腐蚀性能为EA级、无晶间腐蚀。
附图说明
图1为试验一步骤二制备的铝合金圆铸锭的实物照片；
图2为试验一步骤四制备的铝合金圆铸锭车皮后的铸块的实物照片；
图3为试验一的步骤二制备的铝合金圆铸锭的低倍断口照片
图4为试验一的步骤二制备的铝合金圆铸锭的低倍组织照片；
图5为试验一的步骤二制备的铝合金圆铸锭的金相组织
图6为试验四制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图7为试验五制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图8为试验六制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图9为试验七制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图10为试验八制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图11为试验九制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图12为试验十制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图13为试验十一制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图；
图14为试验四至试验十一的高温瞬时拉伸试验数据拟合图；
图15为试验一的步骤五制备的预制挤压材的金相组织分析图；
图16为试验一的步骤五制备的预制挤压材的的DSC图谱；
图17为试验一的步骤七预拉伸的金相组织分析；
图18为试验二的步骤七预拉伸的金相组织分析；
图19为试验三的步骤七预拉伸的金相组织分析；
图20为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材的低倍组织分析图；
图21为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材的金相组织分析图；
图22为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材的SEM；
图23为图22中标注谱图1位置的EDS图；
图24为图22中标注谱图2位置的EDS图；
图25为图22中标注谱图3位置的EDS图；
图26为图22中标注谱图4位置的EDS图；
图27为图22中标注谱图5位置的EDS图；
图28为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材剥落腐蚀照片；
图29为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材晶间腐蚀后腐蚀等级为4级的金相照片；
图30为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材晶间腐蚀后腐蚀等级为3级的金相照片；
图31为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材晶间腐蚀后无晶间腐蚀的金相照片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
步骤一、按各元素的质量百分比称取电解铜、锌锭、镁锭、Al-Ti-B丝、Al-5％Zr和重熔用精铝锭作为原料，然后将原料加入干燥的熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为730℃～760℃、熔炼时间为8h～16h，得到铝合金熔体；将铝合金熔体导入静止炉中依次进行除气、精炼和成分校准，精炼温度为700℃～720℃，精炼时间为30min～35min，最后将铝合金熔体静置30min～40min，得到精炼后的铝合金熔体；
所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.11％、Fe≤0.16％、Cu为1.95％～2.65％、Mn为0.005％～0.05％、Mg为1.75％～2.35％、Cr为0.003％～0.04％、Zn为7.55％～8.4％、Ti为0.005％～0.06％、B为0.003％～0.05％、Zr为0.08％～0.3％，余量为Al；
步骤二、将步骤一精炼后的铝合金熔体进行铸造，铸造温度为690℃～720℃，铸造速度为22mm/min～30mm/min，冷却水水压为0.03MPa～0.05MPa，冷却水温度为5℃～25℃，铸造完成得到直径Φ400～Φ410mm，长度为5000mm～7000mm的铝合金圆铸锭；
步骤三、将步骤二得到的铝合金圆铸锭放入均火炉中进行均匀化处理，均火炉加热至420℃～430℃并保温12h～15h，升温至470℃～480℃且保温50h～60h，得到均匀化处理后的铝合金圆铸锭；
步骤四、将步骤三得到的均匀化处理后的铝合金圆铸锭进行车皮和锯切，车皮厚度为10mm～20mm，获得Φ380mm～Φ390mm×1000mm的铸块；
步骤五、将步骤四获得的铸块装入加热炉中加热至410℃～440℃并保温0.5h～2h，然后用挤压机进行反向挤压，挤压速度为0.15mm/min～0.45mm/min，得到预制挤压材；
步骤六、将步骤五获得的预制挤压材放入淬火炉中进行淬火，淬火工艺为：加热至450℃～470℃并保温120min～150min，然后升温至470℃～480℃并保温230min～280min，最后在15s～30s内浸入温度为10℃～35℃的水中完成淬火处理，得到淬火态挤压材；
步骤七、将步骤六获得的淬火态挤压材进行预拉伸，预拉伸变形量为1.0％～3.0％；
步骤八、将步骤七预拉伸后的挤压材放入时效炉中，加热至115℃～125℃并保温4h～6h，然后升温至150℃～160℃并保温6.5h～7.5h，最后出炉空冷，获得一种航空用640MPa级铝合金挤压材。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.065％、Fe≤0.085％、Cu为2.4％～2.4％、Mn为0.01％～0.05％、Mg为1.9％～2.2％、Cr为0.01％～0.04％、Zn为7.6％～8.4％、Ti为0.01％～0.06％、B为0.01％～0.05％、Zr为0.09％～0.12％，余量为Al。其他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：步骤二中铸造温度为710℃～720℃，铸造速度为22mm/min～25mm/min。其他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：步骤四中车皮厚度为20mm。其他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四不同的是：步骤五中将步骤四获得的铸块装入加热炉中加热至420℃～430℃并保温1.5h～2h。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤六中淬火工艺为：加热至450℃～460℃并保温120min～130min，然后升温至470℃～480℃并保温240min～260min。其他与具体实施方式四相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
步骤一、按各元素的质量百分比称取电解铜、锌锭、镁锭、Al-Ti-B丝、Al-5％Zr和重熔用精铝锭作为原料，然后将原料加入干燥的熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃、熔炼时间为8h～16h，得到铝合金熔体；将铝合金熔体导入静止炉中依次进行除气、精炼成分校准，精炼温度为710℃，精炼时间为30min，最后将铝合金熔体静置35min，得到精炼后的铝合金熔体；
所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.065％、Fe≤0.085％、Cu为2.4％、Mn为0.04％、Mg为2.1％、Cr为0.02％、Zn为7.9％、Ti为0.03％、B为0.03％、Zr为0.1％，余量为Al；
步骤二、将步骤一精炼后的铝合金熔体进行铸造，铸造温度为700℃，铸造速度为25mm/min，冷却水水压为0.04MPa，冷却水温度为15℃，铸造完成得到直径Φ400mm，长度为6000mm的铝合金圆铸锭；
步骤三、将步骤二得到的铝合金圆铸锭放入均火炉中进行均匀化处理，均火炉加热至420℃、保温15h，升温至470℃且保温60h，得到均匀化处理后的铝合金圆铸锭；
步骤四、将步骤三得到的均匀化处理后的铝合金圆铸锭进行车皮和锯切，车皮厚度为20mm，获得Φ390mm×1000mm的铸块；
步骤五、将步骤四获得的铸块装入加热炉中加热至420℃并保温1.5h，然后用挤压机进行反向挤压，挤压速度为0.3mm/min，得到预制挤压材；
步骤六、将步骤五获得的预制挤压材放入淬火炉中进行淬火，淬火工艺为：加热至460℃并保温140min，然后升温至470℃并保温240min，最后在20s内浸入温度为25℃的水中完成淬火处理，得到淬火态挤压材；
步骤七、将步骤六获得的淬火态挤压材进行预拉伸，预拉伸变形量为2％；
步骤八、将步骤七预拉伸后的挤压材放入时效炉中，加热至120℃并保温4h～6h，然后升温至150℃并保温7h，最后出炉空冷，获得一种航空用640MPa级铝合金挤压材。
试验二：本试验与试验一不同的是：
步骤一中所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.065％、Fe≤0.085％、Cu为2.3％、Mn为0.04％、Mg为2.15％、Cr为0.02％、Zn为8％、Ti为0.015％、B为0.015％、Zr为0.12％，余量为Al；
步骤六、将步骤五获得的预制挤压材放入淬火炉中进行淬火，淬火工艺为：加热至460℃并保温140min，然后升温至475℃并保温240min，最后在20s内浸入温度为25℃的水中完成淬火处理，得到淬火态挤压材。
其它与试验一相同。
试验三：本试验与试验一不同的是：
步骤一中所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.065％、Fe≤0.085％、Cu为2.2％、Mn为0.04％、Mg为2.2％、Cr为0.02％、Zn为8.1％、Ti为0.015％、B为0.015％、Zr为0.12％，余量为Al；
步骤六、将步骤五获得的预制挤压材放入淬火炉中进行淬火，淬火工艺为：加热至460℃并保温140min，然后升温至480℃并保温240min，最后在20s内浸入温度为25℃的水中完成淬火处理，得到淬火态挤压材。
其它与试验一相同。
图3和图4分别为试验一的步骤二制备的铝合金圆铸锭的低倍断口照片和低倍组织照片，可以看出从铸锭表面至芯部，晶粒逐渐增大，断口组织致密、无氧化物和夹杂物，断口合格；低倍组织无气孔、裂纹和疏松，没有外来非金属或金属夹杂及白斑，宏观组织合格。
图5为试验一的步骤二制备的铝合金圆铸锭的金相组织，可以看出在铸造过程中由于快速冷却和非平衡结晶，导致铸锭中晶内偏析和区域偏析，在晶界和枝晶网间存在较多的低熔点共晶组织和金属间化合物，这些偏析和低熔点共晶组织及金属间化合物会使铸锭的热塑性降低、加工性能变差，因此，需对铸锭进行均匀化退火。
试验四：试验一步骤二制备的铝合金圆铸锭放入均火炉中进行均匀化处理，均火炉加热至430℃并保温12h，得到均匀化处理后的铝合金圆铸锭。
试验五：将步骤二得到的铝合金圆铸锭放入均火炉中进行均匀化处理，均火炉加热至430℃并保温12h，升温至440℃且保温12h，得到均匀化处理后的铝合金圆铸锭。
试验六：本试验与试验五不同的是：均火炉加热至430℃并保温12h，升温至450℃且保温12h。其它与试验五相同。
试验七：本试验与试验五不同的是：均火炉加热至430℃并保温12h，升温至460℃且保温12h。其它与试验五相同。
试验八：本试验与试验五不同的是：均火炉加热至430℃并保温12h，升温至465℃且保温12h。其它与试验五相同。
试验九：本试验与试验五不同的是：均火炉加热至430℃并保温12h，升温至470℃且保温12h。其它与试验五相同。
试验十：本试验与试验五不同的是：均火炉加热至430℃并保温12h，升温至475℃且保温12h。其它与试验五相同。
试验十一：本试验与试验五不同的是：均火炉加热至430℃并保温12h，升温至480℃且保温12h。其它与试验五相同。
图6为试验四制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图7为试验五制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图8为试验六制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图9为试验七制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图10为试验八制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图11为试验九制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图12为试验十制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，图13为试验十一制备的均匀化处理后的铝合金圆铸锭金相组织分析图，通过均火后组织可知，430℃～450℃均火与原始铸态组织相比，晶界处的非平衡共晶组织发生回溶现象，晶界上的非平衡组织变得细小；460℃和465℃均火试样晶界上非平衡共晶组织变得更加细小，部分元素已经发生回溶；均火温度为470℃和475℃时，保温12h后，非平衡结晶相回溶效果比较理想。均火480℃时，可以看到显微组织三角晶界处发生明显的球化现象，说明试样已经过烧。由以上对比分析可知，结合工业化炉温精度，铝合金挤压材用圆铸锭的最佳单级均火温度为470℃。
图14为试验四至试验十一的高温瞬时拉伸试验数据拟合图，■为屈服强度Rp0.2，●为抗拉强度Rm，▲为伸长率A，Rp0.2和Rm是在相应温度下自动测出来的，A是降到室温测的，通过高温瞬时拉伸试验可知，加热温度从室温升高到470℃，合金的屈服强度Rp0.2和抗拉强度Rm逐渐下降，分别从157.5MPa和247MPa下降到18MPa和19MPa，而断后伸长率A先增大后减小。当加热温度为400℃～430℃时，断后伸长率趋于稳定并达到最大值(A＝121％～124.6％)，此时铝合金挤压材的热加工塑性最好，当加热温度大于430℃时，断后伸长率开始减小，塑性降低。
图为15为试验一的步骤五制备的预制挤压材的金相组织分析图，可以看到挤压材挤压方向组织清晰可见，基本上获得了变形组织，变形比较充分，挤压纤维方向明显，破碎残留相均匀分布。
图16为试验一的步骤五制备的预制挤压材的的DSC图谱，由图谱可以看出只存在一个吸热峰，铝合金挤压材过烧温度约为479℃。
图17为试验一的步骤七预拉伸的金相组织分析，图18为试验二的步骤七预拉伸的金相组织分析，图19为试验三的步骤七预拉伸的金相组织分析，可以看到固溶淬火后合金元素已经固溶到基体中，出现明显的枝晶网组织，固溶温度由470℃/4h升高到475℃/4h，试样中被拉长的晶粒组织逐渐变得细小，更小的晶粒组织有利于提高合金的抗拉伸性能。480℃/4h固溶处理后的显微组织三角晶界处可以看到发生明显的球化现象，说明试样已经过烧，这与挤压态型材试样DSC分析得出过烧温度约为479℃结论相一致。
挤压材工业化固溶淬火处理后，变形组织改善明显，第二相回溶效果较理想；再结晶晶粒形貌以平行于挤压材挤压方向的长条形连续再结晶晶粒为主。因为在合理的固溶工艺下具有大角度晶界迁移特性的织构取向密度几乎不变，变形组织在亚晶长大和合并机制的共同作用下，变形长条组织内的亚晶取向逐渐趋同，基本组织演变的机制是回复和再结晶。挤压材工业化固溶淬火处理后，残留相第二相较少。
图20为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材的低倍组织分析图，可以看到低倍组织无气孔、裂纹和疏松，没有外来非金属或金属夹杂及白斑，并且没有粗晶环，低倍组织合格。
图21为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材的金相组织分析，组织无过烧。
图22为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材的SEM，图23为图22中标注谱图1位置的EDS图，图24为图22中标注谱图2位置的EDS图，图25为图22中标注谱图3位置的EDS图，图26为图22中标注谱图4位置的EDS图，图27为图22中标注谱图5位置的EDS图，可见挤压材残留较多的第二相主要为Al2CuMg相和AlZnCuMg相及含Fe相，含Fe相能谱分析结果是Al7Cu2Fe，相的形状是块状、网状及长条状。
图28为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材剥落腐蚀照片，抗剥落腐蚀性能为EA级。
图29为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材晶间腐蚀后腐蚀等级为4级的金相照片；
图30为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材晶间腐蚀后腐蚀等级为3级的金相照片；
图31为试验一制备的航空用640MPa级铝合金挤压材晶间腐蚀后无晶间腐蚀的金相照片。
采用以上试验制备的铝合金挤压材长度可达22米，挤压材强度高、耐腐蚀性能优良、表面质量好、组织均匀、性能稳定、尺寸精度满足ANSI H35.2(M)-2013技术要求。对其性能检测，达到的指标如下：
电导率≥21.0MS/m、纵向拉伸性能Rm≥640MPa、Rp0.2≥605MPa、A≥9.5％、纵向压缩屈服强度≥605MPa、抗剥落腐蚀性能为EA级、无晶间腐蚀。

Claims (1)

1.一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法，其特征在于航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法是按以下步骤进行的：
步骤一、按各元素的质量百分比称取电解铜、锌锭、镁锭、Al-Ti-B丝、Al-5％Zr和重熔用精铝锭作为原料，然后将原料加入干燥的熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃、熔炼时间为8h～16h，得到铝合金熔体；将铝合金熔体导入静止炉中依次进行除气、精炼成分校准，精炼温度为710℃，精炼时间为30min，最后将铝合金熔体静置35min，得到精炼后的铝合金熔体；
所述的原料中各个元素的质量百分比为：Si≤0.065％、Fe≤0.085％、Cu为2.4％、Mn为0.04％、Mg为2.1％、Cr为0.02％、Zn为7.9％、Ti为0.03％、B为0.03％、Zr为0.1％，余量为Al；
步骤二、将步骤一精炼后的铝合金熔体进行铸造，铸造温度为700℃，铸造速度为25mm/min，冷却水水压为0.04MPa，冷却水温度为15℃，铸造完成得到直径Φ400mm，长度为6000mm的铝合金圆铸锭；
步骤三、将步骤二得到的铝合金圆铸锭放入均火炉中进行均匀化处理，均火炉加热至420℃、保温15h，升温至470℃且保温60h，得到均匀化处理后的铝合金圆铸锭；
步骤四、将步骤三得到的均匀化处理后的铝合金圆铸锭进行车皮和锯切，车皮厚度为20mm，获得Φ390mm×1000mm的铸块；
步骤五、将步骤四获得的铸块装入加热炉中加热至420℃并保温1.5h，然后用挤压机进行反向挤压，挤压速度为0.3mm/min，得到预制挤压材；
步骤六、将步骤五获得的预制挤压材放入淬火炉中进行淬火，淬火工艺为：加热至460℃并保温140min，然后升温至470℃并保温240min，最后在20s内浸入温度为25℃的水中完成淬火处理，得到淬火态挤压材；
步骤七、将步骤六获得的淬火态挤压材进行预拉伸，预拉伸变形量为2％；
步骤八、将步骤七预拉伸后的挤压材放入时效炉中，加热至120℃并保温4h～6h，然后升温至150℃并保温7h，最后出炉空冷，获得一种航空用640MPa级铝合金挤压材。
CN201911385053.9A 2019-12-28 2019-12-28 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法 Active CN110863128B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911385053.9A CN110863128B (zh) 2019-12-28 2019-12-28 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911385053.9A CN110863128B (zh) 2019-12-28 2019-12-28 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110863128A CN110863128A (zh) 2020-03-06
CN110863128B true CN110863128B (zh) 2021-06-04

Family

ID=69659449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911385053.9A Active CN110863128B (zh) 2019-12-28 2019-12-28 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110863128B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111424199B (zh) * 2020-04-02 2021-07-09 山东南山铝业股份有限公司 一种民机机翼下长桁用2系铝合金型材及其制造方法
CN111676399B (zh) * 2020-04-02 2022-04-29 山东南山铝业股份有限公司 一种民机机翼上长桁用7系铝合金型材的制造方法
CN111676400B (zh) * 2020-04-26 2021-10-12 西北铝业有限责任公司 一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材及其制备方法
CN114480933B (zh) * 2022-01-25 2022-12-20 郑州轻研合金科技有限公司 一种特高强铝合金及其制备方法和应用

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101695753A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 江苏豪然喷射成形合金有限公司 高强度喷射成形7055铝合金锻件的制造方法
CN102337435A (zh) * 2011-10-31 2012-02-01 哈尔滨中飞新技术股份有限公司 一种铝合金管材及其制造方法
CN102732761A (zh) * 2012-06-18 2012-10-17 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种7000系铝合金材料及其制备方法
CN103103424A (zh) * 2013-03-06 2013-05-15 东北轻合金有限责任公司 一种航空用铝合金型材的制造方法
CN105331859A (zh) * 2015-10-29 2016-02-17 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种700MPa级铝合金挤压型材的制备方法
CN105401021A (zh) * 2015-10-29 2016-03-16 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种700MPa级铝合金挤压型材
CN105838945A (zh) * 2016-04-01 2016-08-10 中南大学 一种抗再结晶的超强高韧耐蚀铝合金及其制备方法
CN106399881A (zh) * 2016-11-16 2017-02-15 山东南山铝业股份有限公司 一种提高7075铝合金挤压材性能的工艺方法
CN107326204A (zh) * 2017-07-07 2017-11-07 江西金利城市矿产股份有限公司 一种航空用铝合金材料的制造方法
CN108385003A (zh) * 2018-05-23 2018-08-10 东北轻合金有限责任公司 一种航空航天用高韧耐蚀铝合金型材及其制备方法
CN108913964A (zh) * 2018-07-13 2018-11-30 东北轻合金有限责任公司 一种大规格高强超硬空心圆锭及其制造方法
CN109295332A (zh) * 2018-11-29 2019-02-01 山东南山铝业股份有限公司 一种7系铝合金型材及其制备方法
CN109295362A (zh) * 2018-11-02 2019-02-01 东北大学 一种超高强高韧Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其加工工艺
CN109355538A (zh) * 2018-12-05 2019-02-19 辽宁忠旺集团有限公司 一种高强7系铝合金管材生产工艺
CN109554560A (zh) * 2018-12-05 2019-04-02 辽宁忠旺集团有限公司 一种航空航天用超高强度7系铝合金型材的生产方法
CN110042333A (zh) * 2019-04-26 2019-07-23 东北轻合金有限责任公司 一种航空用625MPa级大规格铝合金预拉伸板材的制造方法
CN110396629A (zh) * 2019-08-16 2019-11-01 中国航发北京航空材料研究院 一种800MPa级铝合金挤压型材及其制备方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101695753A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 江苏豪然喷射成形合金有限公司 高强度喷射成形7055铝合金锻件的制造方法
CN102337435A (zh) * 2011-10-31 2012-02-01 哈尔滨中飞新技术股份有限公司 一种铝合金管材及其制造方法
CN102732761A (zh) * 2012-06-18 2012-10-17 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种7000系铝合金材料及其制备方法
CN103103424A (zh) * 2013-03-06 2013-05-15 东北轻合金有限责任公司 一种航空用铝合金型材的制造方法
CN105331859A (zh) * 2015-10-29 2016-02-17 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种700MPa级铝合金挤压型材的制备方法
CN105401021A (zh) * 2015-10-29 2016-03-16 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种700MPa级铝合金挤压型材
CN105838945A (zh) * 2016-04-01 2016-08-10 中南大学 一种抗再结晶的超强高韧耐蚀铝合金及其制备方法
CN106399881A (zh) * 2016-11-16 2017-02-15 山东南山铝业股份有限公司 一种提高7075铝合金挤压材性能的工艺方法
CN107326204A (zh) * 2017-07-07 2017-11-07 江西金利城市矿产股份有限公司 一种航空用铝合金材料的制造方法
CN108385003A (zh) * 2018-05-23 2018-08-10 东北轻合金有限责任公司 一种航空航天用高韧耐蚀铝合金型材及其制备方法
CN108913964A (zh) * 2018-07-13 2018-11-30 东北轻合金有限责任公司 一种大规格高强超硬空心圆锭及其制造方法
CN109295362A (zh) * 2018-11-02 2019-02-01 东北大学 一种超高强高韧Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其加工工艺
CN109295332A (zh) * 2018-11-29 2019-02-01 山东南山铝业股份有限公司 一种7系铝合金型材及其制备方法
CN109355538A (zh) * 2018-12-05 2019-02-19 辽宁忠旺集团有限公司 一种高强7系铝合金管材生产工艺
CN109554560A (zh) * 2018-12-05 2019-04-02 辽宁忠旺集团有限公司 一种航空航天用超高强度7系铝合金型材的生产方法
CN110042333A (zh) * 2019-04-26 2019-07-23 东北轻合金有限责任公司 一种航空用625MPa级大规格铝合金预拉伸板材的制造方法
CN110396629A (zh) * 2019-08-16 2019-11-01 中国航发北京航空材料研究院 一种800MPa级铝合金挤压型材及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110863128A (zh) 2020-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110863128B (zh) 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法
JP5128124B2 (ja) Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金
CN110423927A (zh) 一种超高强铝锂合金及其制备方法
CN103266246A (zh) 适于航空应用的Al-Cu-Li合金产品
CN108220716B (zh) 一种具有优异冲压成形性能的Al-Mg-Si-Cu-Zr-Er合金及其制备方法
CN104959393A (zh) 一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法
WO2004111282A1 (en) High-damage tolerant aluminium alloy product in particular for aerospace applications
CN109022852B (zh) 一种2007铝合金棒材生产工艺
CN102127665A (zh) 可作为超高强铸造铝合金使用的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr-RE合金及其制备方法
KR20090127185A (ko) 합금 조성물 및 그 제조방법
CN113444940A (zh) 一种高强高韧耐蚀7055铝合金中厚板材的制备方法
CN107675047B (zh) Al-Mg-Si-Cu合金及其制备方法
CN111926225A (zh) 一种耐腐蚀性航空用铝合金板材及其制备方法
CN114277291B (zh) 一种航空航天用Al-Zn-Mg-Cu系铝合金挤压材及其制备方法
CN112725671B (zh) 一种Al-Cu-Mg铝合金线材及其制备方法
CN107723534A (zh) Al‑Mg‑Si‑Cu合金棒材的制备工艺
CN111057924B (zh) 一种高塑性低稀土镁合金及其制备方法
CN109536776B (zh) 一种耐热钛合金及其制备方法
CN113337763A (zh) 一种Al-Mg-Zn-Zr铝挤压型材及其生产工艺
CN115874093B (zh) 一种700MPa级Al-Zn-Mg-Cu系铝合金挤压材及其制备方法
CN111500910A (zh) 一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法
CN115044811B (zh) 一种具有超塑性性能的镁合金及其制备方法
CN114318087A (zh) 一种航空发动机壳体用Al-Zn-Mg-Cu系铝合金及其制备方法
CN112792150A (zh) 一种7150合金型材的挤压方法
CN115874031B (zh) 一种航空用2a12铝合金板材的加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant