CN105369090B - 一种Zl205A合金铸锭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种Zl205A合金铸锭的制备方法,包括以下步骤:a)将Cu源、Mn源、Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼物;b)将所述步骤a)得到的熔炼物依次进行炉内精炼、静置和在线处理,得到在线处理产物;c)将所述步骤b)得到的在线处理产物进行半连续铸造,得到Zl205A合金铸锭;所述Zl205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:4.6%~5.5%的Cu、0.3%~0.5%的Mn、0.15%~0.35%的Ti、0.05%~0.2%的Zr、0.05%~0.3%的V、0.15%~0.25%的Cd、0.005%~0.02%的B和余量的Al。与现有技术相比,本发明提供的制备方法得到的Zl205A合金铸锭夹渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优良的冶金质量。

Description

一种Z1205A合金铸锭的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属材料技术领域,更具体地说,是涉及一种Z1205A合金铸锭的制备 方法。
背景技术
[0002] 铝合金是以铝为基体元素的合金总称,主要包括的合金元素由铜、硅、镁、锌、锰, 还包括镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。铝合金的密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢, 塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,是在航空、航天、汽车、机 械制造、船舶及化学工业中应用最广泛的一类有色金属材料,其使用量仅次于钢。
[0003] Z1205A合金是一种高纯度、高强度铸造铝合金,具有良好的塑性,韧性和抗蚀能 力,易焊接,易加工。Z1205A合金主要用于制造承受高载荷的零件,如各种挂梁、轮毂、框架、 肋、支臂、叶轮、架线滑轮、导弹舵面及气密性零件等,具有广阔的应用前景。目前,Z1205A合 金铸锭采用金属模铸造,即在重力下将熔融金属浇入金属模得到铸件。但是,Z1205A合金具 有宽结晶温度范围,铸造性能不好,不易实现顺序凝固,且其壁厚敏感性大,易产生疏松、热 裂、氧化夹渣等铸造缺陷。
[0004] 因此,采用传统的制备方法得到的Z1205A合金铸锭冶金质量较差,对后续铸造产 品质量造成不良影响。
发明内容
[0005] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种Z1205A合金铸锭的制备方法,本发明提供 的制备方法得到的Z1205A合金铸锭冶金质量好。
[0006] 本发明提供了一种Z1205A合金铸锭的制备方法,包括以下步骤:
[0007] a)将Cu源、Mn源、Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼物;
[0008] b)将所述步骤a)得到的熔炼物依次进行炉内精炼、静置和在线处理,得到在线处 理产物;
[0009] C)将所述步骤b)得到的在线处理产物进行半连续铸造,得到Z1205A合金铸锭;
[0010] 所述Zl 205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:4.6%〜5.5%的Cu、0.3%〜 0.5%的]«11、0.15%〜0.35%的11、0.05%〜0.2%的2『、0.05%〜0.3%的¥、0.15%〜 0 · 25 % 的 Cd、0 · 005 % 〜0 · 02 % 的B 和余量的 Al。
[0011] 优选的,步骤a)中所述熔炼的温度为730°C〜750°C。
[0012] 优选的,所述步骤a)具体包括以下步骤:
[0013] 将Cu源、Ti源、Zr源、V源、Cd源和Al源进行熔炼,待上述原料完全熔化后,再加入Mn 源和B源进行熔炼,得到熔炼物。
[0014] 优选的,步骤b)中所述精炼的温度为730°C〜750°C,时间为15min〜25min。
[0015] 优选的,步骤b)中所述静置的时间为30min〜45min。
[0016] 优选的,步骤b)中所述在线处理的过程具体包括以下步骤:
[0017] 将所述步骤b)中静置过程后得到的熔炼物依次经过在线细化、在线除气和在线过 滤,得到在线处理产物;
[0018] 所述在线细化采用Al-Ti-B丝进行。
[0019] 优选的,步骤c)中所述半连续铸造的温度为720°C〜740°C。
[0020] 优选的,步骤c)中所述半连续铸造的过程具体包括以下步骤:
[0021] 将所述步骤b)得到的在线处理产物进行冷却后,依次经过低速铸造和高速铸造, 得到Z1205A合金铸锭。
[0022] 优选的,所述低速铸造过程的铸造速度为60mm/min〜80mm/min,冷却水流量为 60m3/h 〜80m3/h。
[0023] 优选的,所述高速铸造过程的铸造速度为90mm/min〜120mm/min,冷却水流量为 90m3/h 〜110m3/h。
[0024] 本发明提供了一种Z1205A合金铸锭的制备方法,包括以下步骤:a)将Cu源、Mn源、 Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼物;b)将所述步骤a)得到的熔炼物依 次进行炉内精炼、静置和在线处理,得到在线处理产物;c)将所述步骤b)得到的在线处理产 物进行半连续铸造,得到Z1205A合金铸锭;所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分: 4.6%〜5.5%的〇1、0.3%〜0.5%的]«11、0.15%〜0.35%的11、0.05%〜0.2%的2『、0.05% 〜0.3%的V、0.15%〜0.25%的CcUO .005%〜0.02%的B和余量的Al。与现有技术相比,本 发明提供的制备方法得到的Z1205A合金铸锭夹渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优 良的冶金质量。实验结果表明,采用本发明提供的制备方法得到的Z1205A合金铸锭的探伤 合格率在90%以上。
附图说明
[0025] 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的前提下,还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明实施例1提供的Z1205A合金铸锭的显微组织照片;
[0027] 图2为本发明实施例2提供的Z1205A合金铸锭的显微组织照片;
[0028] 图3为本发明实施例3提供的Z1205A合金铸锭的显微组织照片;
[0029] 图4为本发明实施例4提供的Z1205A合金铸锭的显微组织照片;
[0030] 图5为本发明对比例提供的Z1205A合金铸锭的显微组织照片。
具体实施方式
[0031] 下面将结合本发明实施例,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做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。
[0032] 本发明提供了一种Z1205A合金铸锭的制备方法,包括以下步骤:
[0033] a)将Cu源、Mn源、Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼物;
[0034] b)将所述步骤a)得到的熔炼物依次进行炉内精炼、静置和在线处理,得到在线处 理产物;
[0035] c)将所述步骤b)得到的在线处理产物进行半连续铸造,得到Z1205A合金铸锭;
[0036] 所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:4.6 %〜5.5 %的Cu、0.3 %〜 0.5%的]«11、0.15%〜0.35%的11、0.05%〜0.2%的2『、0.05%〜0.3%的¥、0.15%〜 0 · 25 % 的 Cd、0 · 005 % 〜0 · 02 % 的B 和余量的 Al。
[0037] 在本发明中,将Cu源、Mn源、Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼 物。在本发明中,所述Cu源能够为Z1205A合金铸锭提供Cu元素,本发明优选采用纯Cu板作为 Cu源,所述纯Cu板中Cu元素的含量为100 %。在本发明中,所述Cu在所用的原料中的质量分 数为4.6%〜5.5%,优选为4.8%〜5.05%。
[0038] 在本发明中,所述Mn源能够为Z1205A合金铸锭提供Mn元素,本发明优选采铝基Mn 剂作为Mn源,所述铝基Mn剂中Mn元素的质量分数优选为80 %。在本发明中,所述Mn在所用的 原料中的质量分数为〇. 3%〜0.5%,优选为0.35%〜0.4%。
[0039] 在本发明中,所述Ti源能够为Z1205A合金铸锭提供Ti元素,本发明优选采用Al-Ti 中间合金作为Ti源,所述Al-Ti中间合金中Ti元素的质量分数优选为4%。在本发明中,所述 Ti在所用的原料中的质量分数为0.15%〜0.35%,优选为0.2%〜0.25%。
[0040] 在本发明中,所述Zr源能够为Z1205A合金铸锭提供Zr元素,本发明优选采用Al-Zr 中间合金作为Zr源,所述Al -Zr中间合金中Zr元素的质量分数优选为4 %。在本发明中,所述 Zr在所用的原料中的质量分数为0.05%〜0.2%,优选为0.1 %〜0.12%。
[0041] 在本发明中,所述V源能够为Z1205A合金铸锭提供V元素,本发明优选采用Al-V中 间合金作为V源,所述Al-V中间合金中V元素的质量分数优选为4%。在本发明中,所述V在所 用的原料中的质量分数为〇. 05%〜0.3%,优选为0.1 %〜0.18%。
[0042] 在本发明中,所述Cd源能够为Z1205A合金铸锭提供Cd元素,本发明优选采用纯Cd 锭作为Cd源,所述纯Cd锭中Cd元素的含量为100 %。在本发明中,所述Cd在所用的原料中的 质量分数为0.15%〜0.25%,优选为0.18%〜0.2%。
[0043] 在本发明中,所述B源能够为Z1205A合金铸锭提供B元素,本发明优选采用Al-B中 间合金作为B源,所述Al-B中间合金中B元素的质量分数优选为3%。在本发明中,所述B在所 用的原料中的质量分数为〇 .005%〜0.02%,优选为0.01%〜0.012%。
[0044] 在本发明中,所述Al源能够为Z1205A合金铸锭提供Al元素,本发明优选采用纯Al 锭作为Al源,所述纯Al锭中Al元素的含量大于等于99.95%。在本发明中,所述Al在所用的 原料中的质量分数与其他组分的质量分数之和为100%。
[0045] 在本发明中,将Cu源、Mn源、Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼 物。在本发明中,所述熔炼的温度优选为730 °C〜750 °C,更优选为740 °C。
[0046] 在本发明中,所述熔炼的过程优选具体包括以下步骤:
[0047] 将Cu源、Ti源、Zr源、V源、Cd源和Al源进行熔炼,待上述原料完全熔化后,再加入Mn 源和B源进行熔炼,得到熔炼物;本发明优选采用熔炼炉进行熔炼,本发明优选在装炉前在 所述熔炼炉中加入熔剂粉,再将Cu源、Ti源、Zr源、V源、Cd源和Al源加入熔炼炉,然后再加入 熔剂粉,进行熔炼,待上述原料完全熔化后,再加入Mn源,最后待熔体温度达到730°C〜740 °C时,加入B源,在搅拌的条件下熔炼,得到熔炼物。
[0048] 在本发明中,所述装炉的过程优选按照以下顺序进行:先装小块料,再装大块料, 同时将熔点高的中间合金装在中上层,易烧损的金属装在中层。
[0049] 在本发明中,优选在熔炼炉中加入熔剂粉进行助熔,所述熔剂粉的用量优选为原 料总量的0.5%〜2%,更优选为1%;本发明对所述熔剂粉的来源没有特殊限制,采用本领 域技术人员熟知的市售商品即可。
[0050] 得到所述熔炼物后,本发明优选还包括对得到的熔炼物进行取样,以便对熔炼物 成分进行分析,然后根据上述各成分的含量要求进行相应的成分调整,所述调整的方法为 本领域技术人员熟知的方法。具体的,根据送检结果决定是否冲淡或者补料,冲淡或者补料 按量按以下方法进行:
[0051] 若制备规格为Φ 162mm的Z1205A合金铸锭,长度为6000mm,1次铸造6根,该合金密 度为2780kg/m3,则总投料量:
Figure CN105369090BD00061
[0053]以Ti元素为例,如果Ti元素分析值为0.1%,需补料到0.15%,则需补料含量4%的 Ti-Al中间合金重量:
Figure CN105369090BD00062
[0055] 如果Ti元素分析值为0.17%,需冲淡到0.15%,则需冲淡用纯Al锭重量:
Figure CN105369090BD00063
[0057] 在本发明中,注意补料或者冲淡前,应适当提高熔体温度至750°C以上,且加入的 金属或者中间合金应干燥,防止放炮等事故。本发明优选在炉门中间熔体进行取样,并在取 样后采用所述熔剂粉进行覆盖。
[0058] 完成所述成分调整后,本发明将得到的熔炼物依次进行炉内精炼、静置和在线处 理,得到在线处理产物。在本发明中,首先将得到的熔炼物进行炉内精炼;本发明优选采用 精炼管进行炉内氩气精炼,所述精炼气体流量优选以精炼管在熔体底部时,熔炼物表面液 面翻滚高度不超过80mm为准。在本发明中,所述精炼的温度优选为730°C〜750°C,更优选为 740 °C,所述精炼的时间优选为15m i η〜2 5m i η,更优选为20m i η。
[0059] 完成所述精炼后,本发明将精炼后的熔炼物进行静置。在本发明中,所述静置的目 的是使熔炼物中较重的夹渣沉底,较轻的夹渣和气体上浮,使熔炼物纯洁度得到提高。在本 发明中,所述静置的时间优选为30min〜45min,更优选为40min。
[0060] 完成所述静置后,本发明将静置后的熔炼物进行在线处理。在本发明中,所述在线 处理的过程优选具体包括以下步骤:
[0061] 将静置过程后得到的熔炼物依次经过在线细化、在线除气和在线过滤,得到在线 处理产物。在本发明中,所述在线细化的目的是细化晶粒,优选采用本领域技术人员熟知的 Al-Ti-B丝进行。
[0062] 在本发明中,所述在线除气优选采用本领域技术人员熟知的在线旋转喷吹除气; 所述在线除气的转子转速优选为300r/min〜400r/min,更优选为350r/min,氩气流量优选 为 20L/min 〜40L/min,更优选为 30L/min。
[0063] 在本发明中,所述在线过滤的目的是过滤掉夹渣,优选采用本领域技术人员熟知 的在线陶瓷过滤板单级过滤;所述在线过滤的过滤精度优选为30ppi〜50ppi,更优选为 40ppi〇
[0064] 得到所述在线处理产物后,本发明将得到的在线处理产物进行半连续铸造,得到 Z1205A合金铸锭。在本发明中,所述半连续铸造是指金属熔体被均匀地导入外壁用水冷却 的结晶器中,在结晶器壁和结晶器底座的共同作用下迅速凝固结晶,并形成一个较坚固的 凝固壳;待结晶器中金属熔体的水平液面达到一定高度时,铸造机的牵引机构就带动底座 和已凝固在底座上的凝固壳一起以一定速度连续、均匀地向下移动,脱离开结晶器的已凝 固成铸锭的部分立即受到来自结晶器下缘处的冷却水的直接冷却,铸锭的结晶层也随之连 续地向中心区域推进并完全凝固结晶;待铸锭长度达到规定尺寸后,停止铸造,卸下铸锭, 铸造机底座回到原始位置,即完成一个铸次。在本发明中,所述半连续铸造的温度优选为 720°(:〜740°(:,更优选为730°(:。
[0065] 在本发明中,所述半连续铸造的过程优选具体包括以下步骤:
[0066] 将得到的在线处理产物进行冷却后,依次经过低速铸造和高速铸造,得到Zl 205A 合金铸锭。本发明优选将得到的在线处理产物导入外壁用水冷却的结晶器中,在结晶器壁 和结晶器底座的冷却作用下,在线处理产物迅速凝固结晶,并形成一个较坚固的凝固壳,然 后进行低速铸造,之后逐渐增加铸造速度,同时同步增加水流量,直至铸造速度和冷却水流 量达到稳定阶段,进行高速铸造,得到Z1205A合金铸锭。
[0067] 在本发明中,所述低速铸造过程的铸造速度优选为60mm/min〜80mm/min,更优选 为70mm/min;所述低速铸造过程的冷却水流量优选为60m3/h〜80m3/h,更优选为70m3/h。 [0068] 在本发明中,所述高速铸造过程的铸造速度优选为90mm/min〜120mm/min,更优选 为100mm/min〜11〇111111/111;[11;所述低速铸造过程的冷却水流量优选为901113/11〜1101113/11,更优 选为 100m3/h。
[0069] 得到Z1205A合金铸锭后,本发明优选还包括对得到的Z1205A合金铸锭进行后处 理,所述后处理包括铸锭锯切、加工和检测,所述后处理可根据实际的生产需要进行处理, 本发明不做特殊的限定。
[0070] 本发明提供了一种Z1205A合金铸锭的制备方法,包括以下步骤:a)将Cu源、Mn源、 Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼物;b)将所述步骤a)得到的熔炼物依 次进行炉内精炼、静置和在线处理,得到在线处理产物;c)将所述步骤b)得到的在线处理产 物进行半连续铸造,得到Z1205A合金铸锭;所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分: 4.6%〜5.5%的〇1、0.3%〜0.5%的]\%、0.15%〜0.35%的11、0.05%〜0.2%的2『、0.05% 〜0.3%的V、0.15%〜0.25%的CcUO .005%〜0.02%的B和余量的Al。与现有技术相比,本 发明提供的制备方法得到的Z1205A合金铸锭夹渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优 良的冶金质量。实验结果表明,采用本发明提供的制备方法得到的Z1205A合金铸锭的探伤 合格率在90%以上。
[0071] 此外,本发明提供的Z1205A合金铸锭的制备方法劳动强度小、劳动条件好、生产效 率高,适用于大规模生产。
[0072] 为了进一步说明本发明,下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例 所用原料如表1所示。
[0073] 表1本发明实施例所用原料及金属含量(质量分数)
Figure CN105369090BD00071
Figure CN105369090BD00081
[0075] 实施例I
[0076] (1)配料计算:设计制备规格为Φ 162mm的Z1205A合金铸锭,长度为6000mm,1次铸 造6根,该合金密度为2780kg/m3,则总投料量:
Figure CN105369090BD00082
[0078] 其中,所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:4.6 %的Cu、0.3 %的Mn、 0.15%的11、0.05%的21、0.05%的¥、0.15%的0(1、0.005%的8和余量的41,则每种原料的 加入量:
Figure CN105369090BD00083
[0087] (2)首先在熔炼炉中加入IOkg熔剂粉,然后加入一部分纯铝锭,再加入纯Cu板、纯 Cd锭、然后加入剩余的纯铝锭、再加入Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金,最 后再加入IOkg熔剂粉,进行加热,待上述原料完全熔化后,再加入铝基Mn剂,最后待熔体温 度达到730 °C〜740 °C时,加入Al-B中间合金,在730 °C下搅拌,进行熔炼,得到熔炼物。
[0088] 在上述熔炼物中取2个样品,其中一个用化学分析方法分析高含量元素(如Cu元 素),另一个用光谱分析方法分析低含量元素(除Cu元素外的元素),然后根据上述各成分的 含量要求进行相应的成分调整。
[0089] (3)待成分调整完毕后,将得到的熔炼物用氩气在730 °C下精炼15min,再静置 45min,然后采用Al-Ti-B丝进行在线细化,再采用在线旋转喷吹除气,在线除气的转子转速 为350r/min,氩气流量为30L/min,最后采用过滤精度为40ppi的在线陶瓷过滤板单级过滤, 得到在线处理产物。
[0090] ⑷将得到的在线处理产物导入外壁用水冷却的、规格与Φ 162mm铸锭相匹配的结 晶器中,进行半连续铸造,铸造温度为720°C,在结晶器壁和结晶器底座的冷却作用下,在线 处理产物迅速凝固结晶,并形成一个较坚固的凝固壳,然后进行低速铸造,铸造速度为 80mm/min,冷却水流量为80m3/h,之后逐渐增加铸造速度,同时同步增加水流量,直至铸造 速度和冷却水流量达到稳定阶段,进行高速铸造,铸造速度为120mm/min,冷却水流量为 110m3/h,得到设计要求的Z1205A合金铸锭,最后按客户要求长度锯切铸锭,得到产品。
[0091] 按照GB/T6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法对本发明实施例1得到的 Z1205A合金铸锭进行探伤检测,结果表明,本发明实施例1提供的Z1205A合金铸锭的探伤合 格率为91 %。
[0092] 按照GB/T3246.1-2000变形铝及铝合金制品显微组织检验方法对本发明实施例1 得到的Z1205A合金铸锭进行检测,得到显微组织照片如图1所示,图1为本发明实施例1提供 的Zl 205A合金铸锭的显微组织照片,由图1可知,本发明实施例1提供的Zl 205A合金铸锭夹 渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优良的冶金质量。
[0093] 实施例2
[0094] (1)配料计算:设计制备规格为Φ 162mm的Z1205A合金铸锭,长度为6000mm,1次铸 造6根,该合金密度为2780kg/m3,则总投料量:
Figure CN105369090BD00091
[0096] 其中,所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:4.8 %的Cu、0.35 %的Mn、 0.2%的Ti、0.1 %的Zr、0.1 %的V、0.18%的CcUO. 01 %的B和余量的Al,则每种原料的加入 量:
Figure CN105369090BD00092
[0104] 纯Al锭:2063-以上所有金属重量总和= 1738. lkg。
[0105] (2)首先在熔炼炉中加入IOkg熔剂粉,然后加入一部分纯铝锭,再加入纯Cu板、纯 Cd锭、然后加入剩余的纯铝锭、再加入Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金,最 后再加入IOkg熔剂粉,进行加热,待上述原料完全熔化后,再加入铝基Mn剂,最后待熔体温 度达到730 °C〜740 °C时,加入Al-B中间合金,在740 °C下搅拌,进行熔炼,得到熔炼物。
[0106] 在上述熔炼物中取2个样品,其中一个用化学分析方法分析高含量元素(如Cu元 素),另一个用光谱分析方法分析低含量元素(除Cu元素外的元素),然后根据上述各成分的 含量要求进行相应的成分调整。
[0107] (3)待成分调整完毕后,将得到的熔炼物用氩气在740°C下精炼20min,再静置 40min,然后采用Al-Ti-B丝进行在线细化,再采用在线旋转喷吹除气,在线除气的转子转速 为350r/min,氩气流量为30L/min,最后采用过滤精度为40ppi的在线陶瓷过滤板单级过滤, 得到在线处理产物。
[0108] ⑷将得到的在线处理产物导入外壁用水冷却的、规格与Φ 162mm铸锭相匹配的结 晶器中,进行半连续铸造,铸造温度为730°C,在结晶器壁和结晶器底座的冷却作用下,在线 处理产物迅速凝固结晶,并形成一个较坚固的凝固壳,然后进行低速铸造,铸造速度为 70mm/min,冷却水流量为70m3/h,之后逐渐增加铸造速度,同时同步增加水流量,直至铸造 速度和冷却水流量达到稳定阶段,进行高速铸造,铸造速度为I lOmm/min,冷却水流量为 100m3/h,得到设计要求的Z1205A合金铸锭,最后按客户要求长度锯切铸锭,得到产品。
[0109] 按照GB/T6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法对本发明实施例2得到的 Z1205A合金铸锭进行探伤检测,结果表明,本发明实施例2提供的Z1205A合金铸锭的探伤合 格率为93 %。
[0110] 按照GB/T3246.1-2000变形铝及铝合金制品显微组织检验方法对本发明实施例2 得到的Z1205A合金铸锭进行检测,得到显微组织照片如图2所示,图2为本发明实施例2提供 的Z1205A合金铸锭的显微组织照片,由图2可知,本发明实施例2提供的Z1205A合金铸锭夹 渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优良的冶金质量。
[0111] 实施例3
[0112] (1)配料计算:设计制备规格为Φ 162mm的Z1205A合金铸锭,长度为6000mm,1次铸 造6根,该合金密度为2780kg/m3,则总投料量:
Figure CN105369090BD00101
[0114] 其中,所述Zl205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:5.05 %的Cu、0.4%的Mn、 0.25 %的Ti、0.12%的Zr、0.18%的V、0.2 %的Cd、0.012 %的B和余量的Al,则每种原料的加 入量:
Figure CN105369090BD00102
[0122] 纯Al锭:2063-以上所有金属重量总和= 1652.5kg。
[0123] (2)首先在熔炼炉中加入IOkg熔剂粉,然后加入一部分纯铝锭,再加入纯Cu板、纯 Cd锭、然后加入剩余的纯铝锭、再加入Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金,最 后再加入IOkg熔剂粉,进行加热,待上述原料完全熔化后,再加入铝基Mn剂,最后待熔体温 度达到730 °C〜740 °C时,加入Al-B中间合金,在740 °C下搅拌,进行熔炼,得到熔炼物。
[0124] 在上述熔炼物中取2个样品,其中一个用化学分析方法分析高含量元素(如Cu元 素),另一个用光谱分析方法分析低含量元素(除Cu元素外的元素),然后根据上述各成分的 含量要求进行相应的成分调整。
[0125] (3)待成分调整完毕后,将得到的熔炼物用氩气在740°C下精炼20min,再静置 40min,然后采用Al-Ti-B丝进行在线细化,再采用在线旋转喷吹除气,在线除气的转子转速 为350r/min,氩气流量为30L/min,最后采用过滤精度为40ppi的在线陶瓷过滤板单级过滤, 得到在线处理产物。
[0126] ⑷将得到的在线处理产物导入外壁用水冷却的、规格与Φ 162mm铸锭相匹配的结 晶器中,进行半连续铸造,铸造温度为730°C,在结晶器壁和结晶器底座的冷却作用下,在线 处理产物迅速凝固结晶,并形成一个较坚固的凝固壳,然后进行低速铸造,铸造速度为 70mm/min,冷却水流量为70m3/h,之后逐渐增加铸造速度,同时同步增加水流量,直至铸造 速度和冷却水流量达到稳定阶段,进行高速铸造,铸造速度为I lOmm/min,冷却水流量为 100m3/h,得到设计要求的Z1205A合金铸锭,最后按客户要求长度锯切铸锭,得到产品。
[0127] 按照GB/T6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法对本发明实施例3得到的 Z1205A合金铸锭进行探伤检测,结果表明,本发明实施例3提供的Z1205A合金铸锭的探伤合 格率为95 %。
[0128] 按照GB/T3246.1-2000变形铝及铝合金制品显微组织检验方法对本发明实施例3 得到的Z1205A合金铸锭进行检测,得到显微组织照片如图3所示,图3为本发明实施例3提供 的Z1205A合金铸锭的显微组织照片,由图3可知,本发明实施例3提供的Z1205A合金铸锭夹 渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优良的冶金质量。
[0129] 实施例4
[0130] (1)配料计算:设计制备规格为Φ 162mm的Z1205A合金铸锭,长度为6000mm,1次铸 造6根,该合金密度为2780kg/m3,则总投料量:
Figure CN105369090BD00111
[0132] 其中,所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:5.5%的Cu、0.5 %的Mn、 0.35%的Ti、0.2%的Zr、0.3%的V、0.25%的CcUO. 02%的B和余量的Al,则每种原料的加入 量:
Figure CN105369090BD00112
[0140] 纯Al锭:2063-以上所有金属重量总和= 1479.3kg。
[0141] (2)首先在熔炼炉中加入IOkg熔剂粉,然后加入一部分纯铝锭,再加入纯Cu板、纯 Cd锭、然后加入剩余的纯铝锭、再加入Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金,最 后再加入IOkg熔剂粉,进行加热,待上述原料完全熔化后,再加入铝基Mn剂,最后待熔体温 度达到730 °C〜740 °C时,加入Al-B中间合金,在750 °C下搅拌,进行熔炼,得到熔炼物。
[0142] 在上述熔炼物中取2个样品,其中一个用化学分析方法分析高含量元素(如Cu元 素),另一个用光谱分析方法分析低含量元素(除Cu元素外的元素),然后根据上述各成分的 含量要求进行相应的成分调整。
[0143] (3)待成分调整完毕后,将得到的熔炼物用氩气在750 °C下精炼25min,再静置 30min,然后采用Al-Ti-B丝进行在线细化,再采用在线旋转喷吹除气,在线除气的转子转速 为350r/min,氩气流量为30L/min,最后采用过滤精度为40ppi的在线陶瓷过滤板单级过滤, 得到在线处理产物。
[0144] (4)将得到的在线处理产物导入外壁用水冷却的、规格与Φ 162mm铸锭相匹配的结 晶器中,进行半连续铸造,铸造温度为740°C,在结晶器壁和结晶器底座的冷却作用下,在线 处理产物迅速凝固结晶,并形成一个较坚固的凝固壳,然后进行低速铸造,铸造速度为 60mm/min,冷却水流量为60m3/h,之后逐渐增加铸造速度,同时同步增加水流量,直至铸造 速度和冷却水流量达到稳定阶段,进行高速铸造,铸造速度为90mm/min,冷却水流量为 90m3/h,得到设计要求的Z1205A合金铸锭,最后按客户要求长度锯切铸锭,得到产品。
[0145] 按照GB/T6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法对本发明实施例4得到的 Z1205A合金铸锭进行探伤检测,结果表明,本发明实施例4提供的Z1205A合金铸锭的探伤合 格率为92 %。
[0146] 按照GB/T3246.1-2000变形铝及铝合金制品显微组织检验方法对本发明实施例4 得到的Z1205A合金铸锭进行检测,得到显微组织照片如图4所示,图4为本发明实施例4提供 的Z1205A合金铸锭的显微组织照片,由图4可知,本发明实施例4提供的Z1205A合金铸锭夹 渣、疏松和气孔明显减轻,晶粒细小,具有优良的冶金质量。
[0147] 对比例
[0148] (1)配料计算:设计制备规格为Φ 162mm的Z1205A合金铸锭,长度为6000mm,1次铸 造6根,该合金密度为2780kg/m3,则总投料量:
Figure CN105369090BD00121
[0150] 其中,所述Z1205A合金铸锭包括以下质量分数的组分:5.5%的Cu、0.5%的Mn、 0.35%的Ti、0.2%的Zr、0.3%的V、0.25%的CcUO. 02%的B和余量的Al,则每种原料的加入 量:
Figure CN105369090BD00122
[0158] 纯Al锭:2063-以上所有金属重量总和= 1479.3kg。
[0159] (2)首先在熔炼炉中加入IOkg熔剂粉,然后加入一部分纯铝锭,再加入纯Cu板、纯 Cd锭、然后加入剩余的纯铝锭、再加入Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金,最 后再加入IOkg熔剂粉,进行加热,待上述原料完全熔化后,再加入铝基Mn剂,最后待熔体温 度达到730 °C〜740 °C时,加入Al-B中间合金,在750 °C下搅拌,进行熔炼,得到熔炼物。
[0160] 在上述熔炼物中取2个样品,其中一个用化学分析方法分析高含量元素(如Cu元 素),另一个用光谱分析方法分析低含量元素(除Cu元素外的元素),然后根据上述各成分的 含量要求进行相应的成分调整。
[0161] (3)待成分调整完毕后,将得到的熔炼物用氩气在750°C下精炼25min,再静置 30min,然后采用浇铸铁模进行铸造,铸造温度为740°C,待浇铸铁模中的熔炼物完全凝固后 脱模,得到设计要求的Z1205A合金铸锭,最后按客户要求长度锯切铸锭,得到产品。
[0162] 按照GB/T6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法对本发明对比例得到的 Z1205A合金铸锭进行探伤检测,结果表明,本发明对比例提供的Z1205A合金铸锭的探伤合 格率为85 %。
[0163] 按照GB/T3246.1-2000变形铝及铝合金制品显微组织检验方法对本发明对比例得 到的Z1205A合金铸锭进行检测,得到显微组织照片如图5所示,图5为本发明对比例提供的 Z120 5A合金铸锭的显微组织照片,由图5可知,本发明对比例提供的Z120 5A合金铸锭夹渣、 疏松和气孔严重,晶粒较粗大,冶金质量较差。
[0164] 所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对 这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一 般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将 不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致 的最宽的范围。

Claims (6)

1. 一种Zl205A合金铸锭的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: a) 将Cu源、Mn源、Ti源、Zr源、V源、Cd源、B源和Al源进行熔炼,得到熔炼物;所述Cu源为 Cu元素含量为100%的纯Cu板;所述熔炼的温度为730°C〜750°C; b) 将所述步骤a)得到的熔炼物依次进行炉内精炼、静置和在线处理,得到在线处理产 物; c) 将所述步骤b)得到的在线处理产物进行半连续铸造,得到Z1205A合金铸锭; 所述半连续铸造的过程具体包括以下步骤: 将所述步骤b)得到的在线处理产物进行冷却后,依次经过低速铸造和高速铸造,得到 Z1205A合金铸锭; 所述低速铸造过程的铸造速度为60mm/min〜80mm/min,冷却水流量为60m3/h〜80m3/h; 所述高速铸造过程的铸造速度为90mm/min〜120mm/min,冷却水流量为90m3/h〜IlOm3/ h; 所述Zl205A合金铸锭由以下质量分数的组分组成:4.6%〜5.5%的Cu、0.3%〜0.5% 的Μη、0· 15% 〜0.35% 的Ti、0.05% 〜0.2% 的Zr、0.05% 〜0.3% 的V、0.15%〜0.25% 的 CcUO. 005 %〜0.02 %的B和余量的Al。
2. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a)具体包括以下步骤: 将Cu源、Ti源、Zr源、V源、Cd源和Al源进行熔炼,待上述原料完全熔化后,再加入Mn源和 B源进行熔炼,得到熔炼物。
3. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中所述精炼的温度为730°C〜 750°C,时间为 15min 〜25min。
4. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中所述静置的时间为30min〜 45min〇
5. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中所述在线处理的过程具体包 括以下步骤: 将所述步骤b)中静置过程后得到的熔炼物依次经过在线细化、在线除气和在线过滤, 得到在线处理产物; 所述在线细化采用Al-Ti-B丝进行。
6. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤c)中所述半连续铸造的温度为 720°C 〜740°C。
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