CN106222458B - 一种铝合金厚板的稳定制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝合金厚板的稳定制造方法，它涉及一种高性能铝合金厚板的稳定制造方法。本发明为了解决现有的铝合金制品铸造方法成形的局限性和工艺不成形不稳定造成组织粗大使得板材强度、韧性差的技术问题。本方法：一、制备铝合金熔液；二、制备铝合金铸锭；三、将铝合金铸锭加热、均匀化退火处理，再加热，热轧，固溶，拉伸，时效，出炉，得到一种铝合金厚板。本发明的铝合金厚板的制造方法中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。本发明铝合金薄板制品，屈服强度401MPa～432MPa，抗拉强度485MPa～511MPa，延伸率10％～14％，可应用于飞机、船泊、铁路、汽车制造业、制罐工业等多个领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能铝合金厚板的稳定制造方法。
背景技术
具有高强高韧铝合金，具有很高的静强度、高的屈强比、较好的韧性和耐蚀性能等特点，尤其是具有优良的淬透性，是铝合金中的典型合金。此种铝合金板材是飞机、船泊、铁路、汽车制造业、制罐工业所用的主要材料。此种铝合金制品主要通过铸造方法或机械加工方法获得，铸造方法成形的局限性和工艺不成形不稳定造成组织粗大使得板材强度、韧性差等问题，使此种铝合金的应用受到很大的限制。并且此种铝合金板材制品的性能不稳定。因此，研究此种合金加工制造工艺是推动铝合金材料应用的关键。
发明内容
本发明为了解决现有的铝合金制品铸造方法成形的局限性和工艺不成形不稳定造成组织粗大使得板材强度、韧性差的技术问题，提供了一种铝合金厚板的稳定制造方法。
一种铝合金厚板的稳定制造方法：
一、按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.5％～0.1％、Mn：0.10％～0.40％、Mg：2.6％～3.7％、Cr：0.10％～0.30％、Zn：4.3％～5.2％、余量为Al的比例，称取并将铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为710℃～750℃的条件下熔炼5h～8h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为680℃～730℃、铸造速度为45mm/min～55mm/min、冷却水强度为0.14MPa～0.18MPa、冷却水温度为10℃～15℃的条件下制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为480℃～500℃，并保温5h～7h，然后在450℃～460℃保温29h～31h,金属温度为415℃～445℃的条件下，进行均匀化退火处理；
四、将步骤三经过均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热，定温630℃保温6.5h～7.5h，转定温420℃，保温4h～7h,至铝合金铸锭的出炉温度为370℃～430℃；
五、将步骤四加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为14.0mm～16.0mm，得到半成品；
六、将步骤五得到的半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温460℃～470℃加热50min～60min，保温30min～50min，得到固溶板材；
七、将步骤六得到的固溶板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.5％～3.0％，得到拉伸板材；
八、将步骤七得到的拉伸板材放入时效炉，在120℃～130℃的条件下时效10h～14h，出炉，得到一种铝合金厚板。
本发明的铝合金厚板的制造方法中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本发明方法确定了高性能铝合金厚板的稳定制造方法，填补了高性能铝合金厚板的稳定制造方法的空白。本发明选择合理的工艺流程，通过对轧制、固溶、拉伸和时效的控制达到细化组织、提高强度的目的。通过时效炉时效温度的控制达到了使此种板材性能稳定的目的。使用本发明生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、性能稳定的铝合金薄板制品，屈服强度401MPa～432MPa，抗拉强度485MPa～511MPa，延伸率10％～14％，可应用于飞机、船泊、铁路、汽车制造业、制罐工业等多个领域。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种铝合金厚板的稳定制造方法如下：
一、按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.5％～0.1％、Mn：0.10％～0.40％、Mg：2.6％～3.7％、Cr：0.10％～0.30％、Zn：4.3％～5.2％、余量为Al的比例，称取并将铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为710℃～750℃的条件下熔炼5h～8h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为680℃～730℃、铸造速度为45mm/min～55mm/min、冷却水强度为0.14MPa～0.18MPa、冷却水温度为10℃～15℃的条件下制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为480℃～500℃，并保温5h～7h，然后在450℃～460℃保温29h～31h,金属温度为415℃～445℃的条件下，进行均匀化退火处理；
四、将步骤三经过均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热，定温630℃保温6.5h～7.5h，转定温420℃，保温4h～7h,至铝合金铸锭的出炉温度为370℃～430℃；
五、将步骤四加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为14.0mm～16.0mm，得到半成品；
六、将步骤五得到的半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温460℃～470℃加热50min～60min，保温30min～50min，得到固溶板材；
七、将步骤六得到的固溶板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.5％～3.0％，得到拉伸板材；
八、将步骤七得到的拉伸板材放入时效炉，在120℃～130℃的条件下时效10h～14h，出炉，得到一种铝合金厚板。
本实施方式的铝合金厚板的制造方法中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本实施方式确定了高性能铝合金厚板的稳定制造方法，填补了高性能铝合金厚板的稳定制造方法的空白。本发明选择合理的工艺流程，通过对轧制、固溶、拉伸和时效的控制达到细化组织、提高强度的目的。通过时效炉时效温度的控制达到了使此种板材性能稳定的目的。使用本发明生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、性能稳定的铝合金薄板制品，屈服强度401MPa～432MPa，抗拉强度485MPa～511MPa，延伸率10％～14％，可应用于飞机、船泊、铁路、汽车制造业、制罐工业等多个领域。
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照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.6％～0.8％、Mn：0.20％、Mg：2.8％～3.5％、Cr：0.10％、Zn：4.5％～5％、余量为Al的比例，称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭。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之一不同的是步骤一中按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.8％、Mn：0.25％、Mg：3.1％、Cr：0.20％、Zn：4.8％、余量为Al的比例，称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭。其它与具体实施方式一或二之一相同。
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熔炼温度为720℃～740℃，熔炼时间为6h～7h。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铸造温度为690℃～720℃、铸造速度为47mm/min～53mm/min、冷却水强度为0.15MPa～0.17MPa、冷却水温度为11℃～14℃。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三中将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为490℃，并保温6h，然后在450℃保温30h,金属温度为430℃的条件下，进行均匀化退火处理。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四中在加热炉中加热，定温630℃保温7h，转定温420℃，保温5h,至铝合金铸锭的出炉温度为400℃。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六中半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温465℃加热55min，保温40min。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七中拉伸量为2.0％。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八中时效定温140℃，测金属高点为100℃，改定温125℃，测金属低点为120℃，保温10h～14h。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于制造方法如下：
一、按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.5％、Mn：0.10％、Mg：2.6％、Cr：0.10％、Zn：4.3％、余量为Al的比例，称取并将铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为710℃～750℃的条件下熔炼5h～8h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为690℃、铸造速度为48mm/min、冷却水强度为0.15MPa、冷却水温度为12℃的条件下按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为480℃，并保温5h，然后在450℃保温29h,金属温度为420℃的条件下，进行均匀化退火处理；
四、将步骤三经过均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热，定温630℃保温6.8h，转定温420℃，保温4h,至铝合金铸锭的出炉温度为380℃；
五、将步骤四加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为14.0mm，得到半成品；
六、将步骤五得到的半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温460℃加热51min，保温35min，得到固溶板材；
七、将步骤六得到的固溶板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.6％，得到拉伸板材；
八、将步骤七得到的拉伸板材放入时效炉，在122℃的条件下时效11h，出炉，得到一种铝合金厚板。
本实验的铝合金厚板的制造方法中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本实验确的铝合金薄板制品，屈服强度401MPa，抗拉强度485MPa，延伸率10％。
实验二：
铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于制造方法如下：
一、按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.8％、Mn：0.30％、Mg：3.0％、Cr：0.15％、Zn：4.5％、余量为Al的比例，称取并将铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为730℃的条件下熔炼7h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为700℃、铸造速度为49mm/min、冷却水强度为0.16MPa、冷却水温度为10℃～15℃的条件下按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为480℃，并保温5h，然后在460℃保温30h,金属温度为435℃的条件下，进行均匀化退火处理；
四、将步骤三经过均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热，定温630℃保温6.9h，转定温420℃，保温5h,至铝合金铸锭的出炉温度为390℃；
五、将步骤四加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为15.0mm，得到半成品；
六、将步骤五得到的半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温468℃加热50min～60min，保温30min～50min，得到固溶板材；
七、将步骤六得到的固溶板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.9％，得到拉伸板材；
八、将步骤七得到的拉伸板材放入时效炉，在125℃的条件下时效13h，出炉，得到一种铝合金厚板。
本实验的铝合金厚板的制造方法中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本实验确的铝合金薄板制品，屈服强度422MPa，抗拉强度500MPa，延伸率12％。
实验三：
铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于制造方法如下：
一、按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.5％～1％、Mn：0.40％、Mg：3.7％、Cr：0.30％、Zn：5.2％、余量为Al的比例，称取并将铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金、铝钛中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为750℃的条件下熔炼8h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为730℃、铸造速度为55mm/min、冷却水强度为0.18MPa、冷却水温度为15℃的条件下按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为500℃，并保温7h，然后在460℃保温31h,金属温度为445℃的条件下，进行均匀化退火处理；
四、将步骤三经过均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热，定温630℃保温7.5h，转定温420℃，保温7h,至铝合金铸锭的出炉温度为430℃；
五、将步骤四加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为16.0mm，得到半成品；
六、将步骤五得到的半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温470℃加热50min～60min，保温30min～50min，得到固溶板材；
七、将步骤六得到的固溶板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为3.0％，得到拉伸板材；
八、将步骤七得到的拉伸板材放入时效炉，在130℃的条件下时效14h，出炉，得到一种铝合金厚板。
本实验的铝合金厚板的制造方法中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本实验确的铝合金薄板制品，屈服强度432MPa，抗拉强度511MPa，延伸率14％。
Claims (8)
1.一种铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于制造方法如下：
一、按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.5％～1％、Mn：0.10％～0.40％、Mg：2.6％～3.7％、Cr：0.10％～0.30％、Zn：4.3％～5.2％、余量为Al的比例，称取并将铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为710℃～750℃的条件下熔炼5h～8h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为680℃～730℃、铸造速度为45mm/min～55mm/min、冷却水强度为0.14MPa～0.18MPa、冷却水温度为10℃～15℃的条件下制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为480℃～500℃，并保温5h～7h，然后在450℃～460℃保温29h～31h,金属温度为415℃～445℃的条件下，进行均匀化退火处理；
四、将步骤三经过均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热，定温630℃保温6.5h～7.5h，转定温420℃，保温4h～7h,至铝合金铸锭的出炉温度为370℃～430℃；
五、将步骤四加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为14.0mm～16.0mm，得到半成品；
六、步骤五中半成品放入辊底式淬火炉中固溶，定温465℃加热55min，保温40min，得到固溶板材；
七、将步骤六得到的固溶板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.5％～3.0％，得到拉伸板材；
八、将步骤七得到的拉伸板材放入时效炉，在120℃～130℃的条件下时效10h～14h，出炉，得到一种铝合金厚板。
2.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤一中按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.6％～0.8％、Mn：0.20％、Mg：2.8％～3.5％、Cr：0.10％、Zn：4.5％～5％、余量为Al的比例，称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭。
3.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤一中按照铝合金厚板中元素的质量百分含量为Si：≤0.5％、Fe：≤0.50％、Cu：0.8％、Mn：0.25％、Mg：3.1％、Cr：0.20％、Zn：4.8％、余量为Al的比例，称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭。
4.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤一中熔炼温度为720℃～740℃，熔炼时间为6h～7h。
5.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤二中铸造温度为690℃～720℃、铸造速度为47mm/min～53mm/min、冷却水强度为0.15MPa～0.17MPa、冷却水温度为11℃～14℃。
6.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤三中将步骤二得到的铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为490℃，并保温6h，然后在450℃保温30h,金属温度为430℃的条件下，进行均匀化退火处理。
7.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤四中在加热炉中加热，定温630℃保温7h，转定温420℃，保温5h,至铝合金铸锭的出炉温度为400℃。
8.根据权利要求1所述铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤七中拉伸量为2.0％。
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