CN103103424A - 一种航空用铝合金型材的制造方法 - Google Patents
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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
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。但现有工艺生产的各类铝合金型材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，而提供一种航空用铝合金型材的制造方法。
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:5.9%～6.9%、Mg:2.0%～2.7%、Cu:l.9％～2.5％、Zr:O.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、铝铁合金锭和铝铁硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720°C～760°C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°C～750°C、铸造速度为80mn/min～9Omm/min、冷却水强度为0.OlMPa～O。03MPa、冷却水温度为18°C～25°C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°C～475°C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°C～410°C，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°C～400°C，得到长度为1000Omm～l0100mm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°C～475°C条件下进行固溶，保温lh～l.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12O°C～125°C，保温4h～5h，第二级时效加热至温度为160°C～170°C，保温llh～l3h，制备得到航空朋铝合金型材。
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HB5455《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:5.9%～6.9%、Mg:2.0%～2.7%、Cu:l.9％～2.5％、Zr:O·08％～0·15％、Si：≤0.12%、Fe:≤0.15%、Mn:≤0.10%、Cr:≤0.04%、Ti:≤0.06%和余量为A1称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝铁合金锭和铝铁硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720°C～760°C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°C～750°C、铸造速度为80mm/min～9Omm/min、冷却水强度为0.OlMPa～O.03MPa、冷却水温度为18°C～25°C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°C～475°C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°C～410°C，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°C～400°C，得到长度为1000Omm～101OOmm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°C～475°C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12O°C～125°C，保温411～5h，第二级时效加热至温度为160°C～170°C，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HB5455《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:O.09％～0.12％、Si:≤0.10%、Fe:≤0.12%、Mn:≤0.06%、Cr:≤0.03%、Ti：≤O.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、铝铁合金锭和铝铁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:O.10％、Si:0.05%、Fe:O.08%、Mn:0.05%、Cr:O.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、铝铁合金锭和铝铁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°C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°C、铸造速度为85mm/min、冷却水强度为0.O2MPa、冷却水温度为19°C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°C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°C。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°C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°C～124。C，保温4.5h，第二级时效加热至温度为162。C～168。C，保温l2h。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:O.10％、Si:O.05%、Fe:O.08%、Mn:O.05%、Cr:O.02%、Ti:O.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、铝铁合金锭和铝铁硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为730°C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°C、铸造速度为85mm/min、冷却水强度为0.O2MPa、冷却水温度为19°C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°C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°C，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°C，得到长度为1000Omm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°C条件下进行固溶，保温lh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12O°C，保温4h，第二级时效加热至温度为165°C，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)
1.一种航空甩铝合金型材的制造方法，其特征在于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:5.9%～6·9%、Mg:2.0%～2.7%、Cu:l.9％～2.5％、Zr:O.08％～0.15％、Si：≤0·12%、Fe:≤0·15%、Mn:≤0·10%、Cr:≤0·04%、Ti:≤0.06%和余量为A1称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝铁合金锭和铝铁硼晶粒细化剂并加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720°C～760°C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°C～750°C、铸造速度为801mm/min～9Omm/min、冷却水强度为0.OlMPa～O.03MPa、冷却水温度为18°C～25°C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°C～475°C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°C～410°C，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°C～400°C，得到长度为1000Omm～1010Omm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°C～475°C条件下进行固溶，保温lh～l.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12O°C～125°C，保温4h～5h，第二级时效加热至温度为160°C～170°C，保温11h～13h，制备得到航空用铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，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、铝铁合金锭和铝铁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所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，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:O.10％、Si：0.05%、Fe:O.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、铝铁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所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，其特征在于步骤一中在温度为730°C条件下熔炼。
5.根据权利要求4所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，其特征在于步骤二中在温度为720°C、铸造速度为85mm/min、冷却水强度为0.O2MPa、冷却水温度为19°C的条件下铸造。
6.根据权利要求5所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，其特征在于步骤五中在退火温度为470°C的条件下进行均匀化退火32h。
7.根据权利要求6所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，其特征在于步骤七中挤压温度为390°C。
8.根据权利要求7所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，其特征在于步骤八中在温度为470°C条件下进行固溶。
9.根据权利要求8所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，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所述的一种航空用铝合金型材的制造方法，其特征在于步骤十中第一级时效加热至温度为12l°C～124°C，保温4.5h，第二级时效加热至温度为162°C～168°C，保温12h。
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