CN105861884A

CN105861884A - 一种飞机座椅骨架合金材料

Info

Publication number: CN105861884A
Application number: CN201610295925.2A
Authority: CN
Inventors: 王少平
Original assignee: Huian Taida Business And Commerce Co Ltd
Current assignee: Huian Taida Business And Commerce Co Ltd
Priority date: 2016-05-07
Filing date: 2016-05-07
Publication date: 2016-08-17

Abstract

本发明提供一种飞机座椅骨架合金材料，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为：Ti：0.21%~0.35%，Mn：0.5%~1.05%，P：0.02%~0.03%，Cu：0.02%~0.05%，Si：0.25%~0.55%，Cr：12.0%~15.0%，Ni：3.0%~9.0%，Zn：0.13%~0.21%，V：0.2%~0.3%，Co：0.01%~0.03%，W：0.02%~0.04%，Ce：0.15%~0.30%，Lu：0.15%~0.30%，其余为Al。本发明在真空条件下熔融、浇铸，经热等静压处理得到的飞机座椅骨架合金材料成品，抗压性能优良，耐腐蚀，硬度大。

Description

一种飞机座椅骨架合金材料

技术领域

本发明属于铝基合金领域，具体涉及一种飞机座椅骨架合金材料。

背景技术

随着全球化进程的深入，竞争日益激烈，“空中飞”己经成为人类首选的交通方式。座椅是飞机整个结构当中极其重要的结构，是不可缺少的一部分。它为舱内乘员提供工作、生活的保障和免受损伤的保护。根据波音、空客和中国权威机构预测，未来20年中国民航将新增1200架1588架飞机，乘客座位数新增20万~24万座，平均每年将新增加1万~1.2万座乘客座椅。中国客机数量剧增，座椅成为巨大的商机市场。民航旅客座椅装备量大，使用频繁，易于受损，需经常维修和更换。民机技旅术客含座量椅的是特具殊有适航高产品。当飞机正常飞行时，它要给旅客提供安稳、舒适的乘坐环境；一旦飞机出现紧急状况时，它既要能有效地吸收巨大的冲击能量，为乘客提供有效的安全保护，

过去，中国民用飞机座椅被外国供应商所垄断。但自2006年，世界著名民用飞机制造商开始落户中国，中国研制的民用飞机座椅面向了全球。随着国际航空技术的进步，航空座椅市场也得到了迅速发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为关注的焦点。其中，飞机座椅骨架的材料是重中之重，及要求其能够有一定的承受力，又要求其重量轻，减轻载重负荷。

目前国内对飞机座椅骨架的研究还不深入，进一步研发飞机座椅骨架材料，对于国家和企业提升产品技术规格、提高市场竞争力十分关键。

发明内容

为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种飞机座椅骨架合金材料，具有优良的抗压性能，硬度大，能够有效地解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种飞机发动机起落架用合金，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为：Ti：0.21%~0.35%，Mn：0.5%~1.05%，P：0.02%~0.03%，Cu：0.02%~0.05%，Si：0.25%~0.55%，Cr：12.0%~15.0%，Ni：3.0%~9.0%，Zn：0.13%~0.21%，V：0.2%~0.3%，Co：0.01%~0.03%，W：0.02%~0.04%，Ce：0.15%~0.30%，Lu：0.15%~0.30%，其余为Al。

进一步的，所述Ce的含量为：0.20%~0.30%。

进一步的，所述Lu的含量为： 0.25%~0.30%。

进一步的，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为： Ti：0.30%，Mn：0.85%，P：0.025%，Cu：0.04%，Si：0.45%，Cr：13.0%，Ni：7.0%，Zn：0.18%，V：0.27%，Co：0.02%，W：0.03%，Ce：0.25%，Lu：0.20%，其余为Al。

以下，对本发明中采用的合金的化学元素成分的限定理由进行说明，成分组成中涉及的%指质量%。

Ti：0.21%~0.35%，Ti是铝合金中常用的添加元素，钛与铝形成 TiAl₂相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用；还能起到变质剂作用，增加晶核，细化晶粒。考虑到航空座椅的具体实际，本发明将Ti含量规定为0.21%~0.35%，优选为0.30%。

Mn：0.6%~1.05%，Mn是一种弱脱氧剂，合金中添加Mn，不但有利于合金的抗蚀性，而且还能使合金的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。随着Mn含量增加，合金强度有所提高，航空座椅的具体实际的特殊需求，本发明将Mn含量规定为0.5%~1.05%，优选为0.85%。

P：0.02%~0.03%，磷对提高铝合金的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加铝合金的脆性。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将P含量规定为0.02%~0.03%，优选为0.025%。

Si：0.25%~0.55%，Si可提高铝合金的耐热性和耐蚀性，降低韧性和塑性；在合金中能降低熔点，改善流动性。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将Si含量规定为0.25%~0.55%，优选为0.45%。

Cu：0.02%~0.05%，铜能提高铝合金的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将Cu含量规定为0.02%~0.05%，优选为0.04%。

Cr：12.0%~15.0%，Cr在铝合金中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高铝合金的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是铝合金的重要合金元素。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将Cr含量规定为12.0%~15.0%，优选为13.0%。

Ni：3.0%~9.0%，镍在合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍能减少合金对模具的熔蚀，提高合金的焊接性能。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将材质中Ni含量规定为3.0%~9.0%，优选为7.0%。

Zn：0.13%~0.21%，Zn在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。含锌量很高的铝合金却具有较好的铸造性能和机械性能，切削加工也比较好，为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将铝合金材料中Zn含量规定为0.13%~0.21%，优选为0.18%。

V：0.2%~0.3%，V可增大合金力度、硬度和抗震能力，防止产生颗粒，提高合金微观组织的均匀性，也可提高冶炼过程中回火的稳定性。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将材料中V含量规定为0.2%~0.3%，优选为0.27%。

Co：0.01%~0.03%，Co可以提高和改善钢的高温性能，增加其抗硬性，提高合金的抗氧化性和耐蚀性能，本发明将材料中Co含量规定为0.01%~0.03%，优选为0.02%。

W：0.02%~0.04%，钨熔点高，比重大，是贵重的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。考虑到航空的具体实际，为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将铝合金材料中Zn含量规定为0.13%~0.21%，优选为0.18%。

Se：0.15%~0.30%，Lu：0.15%~0.30%，Se、Lu是稀土元素，稀土元素加入合金中，能够提高合金材料的机械强度和抗腐蚀性，使合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响；稀土金属还能消除磁场、宇宙射线及复杂的气候环境对飞机的不良影响，从何提高了飞机的使用寿命；同时在承力相同的条件下，明显减轻结构件重量。为适应航空条件及航空座椅的特殊需求，本发明将合金材料中Se含量规定为0.15%~0.30%，优选为0.25%；Lu含量规定为0.15%~0.30%，优选为0.20%。

本发明的另一个目的，在于提供一种飞机座椅骨架合金材料的制备方法，制作步骤如下：

步骤a，将待熔炼的Al、Ti、Mn、P、Cu、Si、Cr、Ni、Zn、V、Co、W单质加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融，再加入Ce、Lu、Al单质，并保温10 min~20min，搅拌均匀；

步骤b，在500℃~600℃，离心转速400rpm~500rpm条件下采用离心浇铸的方法铸造飞机座椅骨架合金材料，在6秒~10秒完成；

步骤c，在800℃~900℃，热等静压180MPa~210MPa的条件下，保压2~3小时处理得到飞机座椅骨架合金材料成品。

本发明的优点是：

本发明所提供的合金具有优良的抗压性能，硬度大，更加符合飞机座椅骨架合金材料的需求。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，用来对本发明作进一步详细说明。

实施例1

原料组分：

Ti：0.30%，Mn：0.85%，P：0.025%，Cu：0.04%，Si：0.45%，Cr：13.0%，Ni：7.0%，Zn：0.18%，V：0.27%，Co：0.02%，W：0.03%，Ce：0.25%，Lu：0.20%，其余为Al。

通过如下方法制备：

将待熔炼的Al、Ti、Mn、P、Cu、Si、Cr、Ni、Zn、V、Co、W单质加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融，再加入Ce、Lu、Al单质，并保温10 min，搅拌均匀，在500℃，离心转速400rpm条件下采用离心浇铸的方法铸造飞机座椅骨架合金材料，在6秒完成；在800℃，热等静压180MPa的条件下，保压2小时处理得到飞机座椅骨架合金材料成品。

实施例2

原料组分：

Ti：0.21%，Mn：0.5%，P：0.02%，Cu：0.02%，Si：0.25%，Cr：12.0%，Ni：3.0%，Zn：0.13%，V：0.2%，Co：0.01%，W：0.02%，Ce：0.15%，Lu：0.15%，其余为Al。

通过如下方法制备：

将待熔炼的Al、Ti、Mn、P、Cu、Si、Cr、Ni、Zn、V、Co、W单质加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融，再加入Ce、Lu、Al单质，并保温15min，搅拌均匀，在550℃，离心转速450rpm条件下采用离心浇铸的方法铸造飞机座椅骨架合金材料，在8秒完成；在850℃，热等静压190MPa的条件下，保压2.5小时处理得到飞机座椅骨架合金材料成品。

实施例3

原料组分：

Ti：0.35%，Mn：1.05%，P：0.03%，Cu：0.05%，Si：0.55%，Cr：15.0%，Ni：9.0%，Zn：0.21%，V：0.3%，Co：0.03%，W：0.04%，Ce：0.30%，Lu：0.30%，其余为Al。

通过如下方法制备：

将待熔炼的Al、Ti、Mn、P、Cu、Si、Cr、Ni、Zn、V、Co、W单质加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融，再加入Ce、Lu、Al单质，并保温20min，搅拌均匀，在600℃，离心转速500rpm条件下采用离心浇铸的方法铸造飞机座椅骨架合金材料，在10秒完成；在900℃，热等静压210MPa的条件下，保压3小时处理得到飞机座椅骨架合金材料成品。

实施例4

原料组分：

Ti：0.28%，Mn：0.78%，P：0.025%，Cu：0.035%，Si：0.4%，Cr：13.5%，Ni：5.0%，Zn：0.17%，V：0.25%，Co：0.02%，W：0.03%，Ce：0.23%，Lu：0.23%，其余为Al。

通过如下方法制备：

将待熔炼的Al、Ti、Mn、P、Cu、Si、Cr、Ni、Zn、V、Co、W单质，加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融，再加入Ce、Lu、Al单质，并保温18min，搅拌均匀，在570℃，离心转速470rpm条件下采用离心浇铸的方法铸造飞机座椅骨架合金材料，在9秒完成；在880℃，热等静压195MPa的条件下，保压3小时处理得到飞机座椅骨架合金材料成品。

实验例1

将本发明实施例1~4所制飞机座椅骨架合金材料与普通飞机座椅骨架合金材料的基本金属特性相比较，其性能结果如下表1。

表1基本金属特性性能比较

由上述试验例可见，本发明合金材料的各项性能均高于普通飞机座椅骨架合金材料，更加适合用于飞机座椅骨架的材料。

以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种飞机座椅骨架合金材料，其特征在于，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为：

Ti：0.21%~0.35%，Mn：0.5%~1.05%，P：0.02%~0.03%，Cu：0.02%~0.05%，Si：0.25%~0.55%，Cr：12.0%~15.0%，Ni：3.0%~9.0%，Zn：0.13%~0.21%，V：0.2%~0.3%，Co：0.01%~0.03%，W：0.02%~0.04%，Ce：0.15%~0.30%，Lu：0.15%~0.30%，其余为Al。

2.根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，所述Ce的含量为0.20%~0.30% 。

3.根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，所述Lu的含量为0.25%~0.30%。

4.根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为：

5.一种根据权利要求1~4任一项所述合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下制作步骤：

步骤a，将待熔炼的Al、Ti、Mn、P、Cu、Si、Cr、Ni、Zn、V、Co、W但只哦加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融，再加入Ce、Lu、Al单质，并保温10 min~20min，搅拌均匀；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述离心浇铸的温度为500℃~550℃。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述离心浇铸的温度为550℃~600℃。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述离心浇铸的转速为400rpm~450rpm。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述离心浇铸的转速为450rpm~500rpm。