CN104862550A

CN104862550A - 一种飞机油箱用铝合金型材及其制备方法

Info

Publication number: CN104862550A
Application number: CN201410065473.XA
Authority: CN
Inventors: 胡蔚
Original assignee: Chengdu Zhilida Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Zhilida Technology Co Ltd
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-08-26

Abstract

本发明公开了一种飞机油箱用铝合金型材及其制备方法，其由以下重量百分比的元素组成：Si0.3-0.6、Mg2.2-2.8、Mn1.5-2.0、Fe0.5-1.0、Zn0.4-0.8、Cr0.3-0.5、Ni0.25-0.45、Cu0.15-0.25、Ti0.05-0.1、Sn0.04-0.08、Mo0.03-0.06、Be0.02-0.04、Bi0.01-0.02、Pd0.005-0.015、Sm0.02-0.03、Eu0.015-0.025，余量为Al。本发明通过调整Mg、Mn的含量，添加适量的Cr、Ni、Mo、Pd等易钝化金属元素，显著提高合金的耐腐蚀性能。本发明制得的铝合金型材耐腐蚀和抗氧化性性能优异，可以在150℃温度下的腐蚀介质中长期工作，强度高，塑性好，具有良好的切削加工性能和焊接性能，可以广泛用于制造飞机油箱，应用前景广阔。

Description

一种飞机油箱用铝合金型材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种飞机油箱用铝合金型材及其制备方法，属于铝合金材料领域。

背景技术

铝合金材料具有密度小，比强度高，比刚度高，弹性好，抗冲击性能良好、耐腐蚀，高导电，高导热，易表面着色，易加工，可回收再生等优良特性，广泛应用于航空航天工业中。铝合金材料是飞机油箱首选的轻量化结构材料，随着整体油箱的使用，飞机油箱积水引起的腐蚀越来越受到人们的重视。整体油箱即结构油箱,油箱的腐蚀即承力结构件的腐蚀,就是说,油箱的腐蚀直接威胁着飞机的完好性与可靠性。飞机整体油箱最严重的腐蚀事件发生在我国，因此开发一种高耐腐蚀的飞机油箱用铝合金材料已迫不及待。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐腐蚀性能优异的飞机油箱用铝合金型材及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种飞机油箱用铝合金型材，由以下重量百分比的元素组成：Si 0.3-0.6、Mg 2.2-2.8、Mn 1.5-2.0、Fe 0.5-1.0、Zn 0.4-0.8、Cr 0.3-0.5、Ni 0.25-0.45、Cu 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、Sn 0.04-0.08、Mo 0.03-0.06、Be 0.02-0.04、Bi 0.01-0.02、Pd 0.005-0.015、Sm 0.02-0.03、Eu 0.015-0.025，余量为Al。

一种飞机油箱用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按上述元素组成进行配料，将炉料投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度740-760℃，待炉料完全熔化后，调整温度至720-750℃，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼，氮气压力为1.2-1.5kg/mm，精炼剂用量为熔体重量的0.1-0.2%，精炼15-20min，精炼后静置20-30min，除去铝液中的氧化夹杂和氢气,扒渣后开始浇铸；

（2）采用半连续直接水冷铸造方法，控制铸造温度为720-740℃，铸造速度60-70mm/min，冷却水流量为1600-1800 L/min,冷却水压 0.1-0.3MPa；

（3）将上述得到的铸锭以100-150℃/h升温至240-280℃，保温3-6h，再以80-120℃/h升温至460-490℃，保温4-8h；然后以140-180℃/h降温至140-160℃，保温1-2h，再以150-200℃/h升温至495-525℃，保温5-10h；然后以120-160℃/h降温至180-220℃，保温2-3h，再以100-150℃/h升温至440-480℃，保温4-8h；然后以80-120℃/h降温至230-260℃，保温2-3h，空冷至室温；

（4）将上述均匀化处理后的铸锭加热至485-505℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为460-480℃，挤压筒预热温度为420-450℃，挤压速率为12-18m/min，出模温度为500-520℃；

（5）将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至240-280℃，然后放入0-3℃冰盐水中降温至50℃以下，再进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.5-1%；

（6）将上述拉伸矫直后的铝合金型材锯切成定尺成品后进行人工时效处理：先以80-90℃/h升温至160-180℃，保温5-10h，再以45-55℃/h降温至75-85℃，保温12-16h，空冷至室温，然后以50-60℃/h升温至95-105℃，保温10-15h，再以40-50℃/h升温至185-205℃，保温4-8h，再以50-60℃/h降温至85-95℃，保温10-15h，空冷至室温，然后以75-85℃/h升温至150-170℃，保温10-15h，再以45-55℃/h降温至60-70℃，保温14-18h，空冷至室温。

所述精炼剂的制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化钠10-15、氯化钾 5-10、木炭粉2-4、废玻璃粉3-6、氟硅酸钠4-8、氟化钙3-5、氟铝酸钠 2-4、硅灰石5-10、铝矾土8-12、电石渣4-6；b.将上述硅灰石、铝矾土、电石渣混合均匀，粉碎过200-300目筛，然后加入适量的水湿法球磨12-24h，110-120℃干燥1-2h，再在740-780℃煅烧25-35min，升温至1180-1220℃继续煅烧1-2h，水淬，湿法球磨，烘干，过200-300目筛，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至815-835℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌均匀，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的颗粒，湿法球磨，烘干，过200-300目筛即可。

本发明的有益效果：

本发明通过调整Mg、Mn的含量，添加适量的Cr、Ni、Mo、Pd等易钝化金属元素，显著提高合金的耐腐蚀性能。本发明制得的铝合金型材耐腐蚀和抗氧化性性能优异，可以在150℃温度下的腐蚀介质中长期工作，强度高，塑性好，具有良好的切削加工性能和焊接性能，可以广泛用于制造飞机油箱，应用前景广阔。

具体实施方式

一种飞机油箱用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量百分比的元素组成为：Si 0.3-0.6、Mg 2.2-2.8、Mn 1.5-2.0、Fe 0.5-1.0、Zn 0.4-0.8、Cr 0.3-0.5、Ni 0.25-0.45、Cu 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、Sn 0.04-0.08、Mo 0.03-0.06、Be 0.02-0.04、Bi 0.01-0.02、Pd 0.005-0.015、Sm 0.02-0.03、Eu 0.015-0.025，余量为Al进行配料；

（2）将炉料投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度750℃，待炉料完全熔化后，调整温度至730℃，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼，氮气压力为1.4kg/mm，精炼剂用量为熔体重量的0.15%，精炼20min，精炼后静置30min，除去铝液中的氧化夹杂和氢气,扒渣后开始浇铸；

（3）采用半连续直接水冷铸造方法，控制铸造温度为725℃，铸造速度70mm/min，冷却水流量为1700 L/min,冷却水压 0.2MPa；

（4）将上述得到的铸锭以120℃/h升温至260℃，保温4h，再以100℃/h升温至480℃，保温6h；然后以160℃/h降温至150℃，保温h，再以180℃/h升温至515℃，保温8h；然后以140℃/h降温至220℃，保温2h，再以120℃/h升温至470℃，保温6h；然后以100℃/h降温至240℃，保温3h，空冷至室温；

（5）将上述均匀化处理后的铸锭加热至495℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为470℃，挤压筒预热温度为430℃，挤压速率为16m/min，出模温度为510℃；

（6）将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至260℃，然后放入1℃冰盐水中降温至50℃以下，再进行拉伸矫直，拉伸变形量为0.8%；

（7）将上述拉伸矫直后的铝合金型材锯切成定尺成品后进行人工时效处理：先以85℃/h升温至170℃，保温8h，再以50℃/h降温至80℃，保温14h，空冷至室温，然后以60℃/h升温至105℃，保温10h，再以45℃/h升温至195℃，保温7h，再以55℃/h降温至90℃，保温12h，空冷至室温，然后以80℃/h升温至160℃，保温10h，再以50℃/h降温至60℃，保温18h，空冷至室温。

上述精炼剂的制备方法如下：a.称取以下重量（kg）的原料：氯化钠10、氯化钾 10、木炭粉3、废玻璃粉4、氟硅酸钠6、氟化钙4、氟铝酸钠 3、硅灰石8、铝矾土10、电石渣5；b.将上述硅灰石、铝矾土、电石渣混合均匀，粉碎过250目筛，然后加入适量的水湿法球磨24h，120℃干燥1h，再在760℃煅烧30min，升温至1220℃继续煅烧1h，水淬，湿法球磨，烘干，过300目筛，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至825℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌均匀，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的颗粒，湿法球磨，烘干，过300目筛即可。

经检验，制得的铝合金型材化学成分为：Si 0.46%、Mg 2.58%、Mn 1.84%、Fe 0.72%、Zn 0.66%、Cr 0.45%、Ni 0.38%、Cu 0.22%、Ti 0.081%、Sn 0.076%、Mo 0.048%、Be 0.034%、Bi 0.015%、Pd 0.0092%、Sm 0.026%、Eu 0.019%，余量为Al；力学性能为：抗拉强度316MPa，屈服强度218MPa，伸长率16.5%，将制得的铝合金分别在150℃/10%NaCl溶液中浸泡48h，未发现腐蚀现象。

Claims

1.一种飞机油箱用铝合金型材，其特征在于，由以下重量百分比的元素组成：Si 0.3-0.6、Mg 2.2-2.8、Mn 1.5-2.0、Fe 0.5-1.0、Zn 0.4-0.8、Cr 0.3-0.5、Ni 0.25-0.45、Cu 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、Sn 0.04-0.08、Mo 0.03-0.06、Be 0.02-0.04、Bi 0.01-0.02、Pd 0.005-0.015、Sm 0.02-0.03、Eu 0.015-0.025，余量为Al。

2.根据权利要求1所述的飞机油箱用铝合金型材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的飞机油箱用铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述精炼剂的制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化钠10-15、氯化钾 5-10、木炭粉2-4、废玻璃粉3-6、氟硅酸钠4-8、氟化钙3-5、氟铝酸钠 2-4、硅灰石5-10、铝矾土8-12、电石渣4-6；b.将上述硅灰石、铝矾土、电石渣混合均匀，粉碎过200-300目筛，然后加入适量的水湿法球磨12-24h，110-120℃干燥1-2h，再在740-780℃煅烧25-35min，升温至1180-1220℃继续煅烧1-2h，水淬，湿法球磨，烘干，过200-300目筛，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至815-835℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌均匀，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的颗粒，湿法球磨，烘干，过200-300目筛即可。