CN106480345A - 一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，它涉及一种铝合金厚板的制造方法。它要解决现有铝合金厚板的生产工艺普遍存在性能稳定性差的问题。方法：一、铝合金熔液制备；二、铸造铝合金铸锭；三、均匀化退火；四、铣面后热轧；五、淬火；六、冷作；七、拉伸；八，时效处理后即完成。本发明制备的中等强度、良好高温性能铝合金厚板的方法填补了2219C10SYU合金厚板制备方法的空白。本发明生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、中等强度、良好高温性能铝合金厚板制品，屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥435MPa，延伸率≥6，可应用于航天等各个领域。

Description

一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金厚板的制造方法。
背景技术
2219铝合金具有中等强度、良好高温性能、断裂韧度高,抗应力腐蚀性能好等特点，是Al-Cu-Mn系合金中的典型合金，在很多领域具有重要的应用价值。不同冷加工率及热处理状态的2219铝合金板材是航天所用的主要材料。
目前生产2219铝合金C10SYU状态厚度10mm～20mm板材的生产工艺，普遍存在性能稳定性差的问题；为满足市场对2219C10SYU厚板的需求，结合生产实际，系统地研究冷加工率、淬火温度、保温时间、时效温度、时效保温时间等因素对2219C10SYU铝合金板材组织与性能的影响，确定其C10SYU状态的生产工艺，生产出符合用户要求的板材。
发明内容
本发明要解决现有铝合金厚板的生产工艺普遍存在性能稳定性差的问题，而提供一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法。
一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，按下列步骤实现：
一、按铝合金厚板中各元素的质量百分数为Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％～6.50％、Mn：0.25％～0.35％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％～0.06％、Zr：＜0.11％～0.15％、V：0.06％～0.08％，其他单个杂质：＜0.05％，余量为Al，分别称取纯铝锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝锌中间合金和重熔用铝锭作为原料，然后加入到干燥的熔炼炉中，在温度为700℃～750℃的条件下熔炼3h～5h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为690℃～710℃、铸造速度为3.3m/h～3.6m/h、冷却水强度为0.08MPa～0.15MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为255mm～520mm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510℃～520℃，保温24h进行均匀化退火处理；
四、将步骤三均匀化退火处理后的铝合金铸锭车去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为390℃～430℃，在2000mm热轧机上以0.5m/min～3m/min的速度进行轧制，轧成所需毛料厚度板材；
五、将步骤四制备的毛料厚度板材放入淬火炉中淬火至料坯实际温度为535℃，加热35min，保温55min，进行淬火处理，得到半成品板材；
六、将步骤五得到的半成品板材放置48h后，采用热轧机按8％～12％的冷加工率轧至成品厚度；
七、将步骤六得到的板材矫直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、将步骤七得到的板材放入时效炉中加热至料坯实际温度为157℃～165℃，保温18h～24h进行时效处理，得到中等强度、良好高温性能铝合金厚板。
本发明的优点在于：
1、本发明解决了加工率、淬火温度、保温时间、时效温度及保温时间对板材组织与性能的影响，确定了2219铝合金C10SYU状态的生产工艺。
2、本发明制备的中等强度、良好高温性能铝合金厚板中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.15％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
3、本发明中方法确定了中等强度、良好高温性能铝合金厚板的生产方法，填补了2219C10SYU合金厚板制备方法的空白。本发明选择合理的工艺流程，经熔炼、铸造、均匀化退火、铣面后，通过优化的热轧、淬火、冷作、拉伸及时效处理，生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、中等强度、良好高温性能铝合金厚板制品，屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥435MPa，延伸率≥6，可应用于航天等各个领域。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，按下列步骤实现：
一、按铝合金厚板中各元素的质量百分数为Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％～6.50％、Mn：0.25％～0.35％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％～0.06％、Zr：＜0.11％～0.15％、V：0.06％～0.08％，其他单个杂质：＜0.05％，余量为Al，分别称取纯铝锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝锌中间合金和重熔用铝锭作为原料，然后加入到干燥的熔炼炉中，在温度为700℃～750℃的条件下熔炼3h～5h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为690℃～710℃、铸造速度为3.3m/h～3.6m/h、冷却水强度为0.08MPa～0.15MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为255mm～520mm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510℃～520℃，保温24h进行均匀化退火处理；
四、将步骤三均匀化退火处理后的铝合金铸锭车去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为390℃～430℃，在2000mm热轧机上以0.5m/min～3m/min的速度进行轧制，轧成所需毛料厚度板材；
五、将步骤四制备的毛料厚度板材放入淬火炉中淬火至料坯实际温度为535℃，加热35min，保温55min，进行淬火处理，得到半成品板材；
六、将步骤五得到的半成品板材放置48h后，采用热轧机按8％～12％的冷加工率轧至成品厚度；
七、将步骤六得到的板材矫直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、将步骤七得到的板材放入时效炉中加热至料坯实际温度为157℃～165℃，保温18h～24h进行时效处理，得到中等强度、良好高温性能铝合金厚板。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中按铝合金厚板中各元素的质量百分数为Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％、Mn：0.25％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％、Zr：＜0.11％、V：0.06％，其他单个杂质：＜0.05％，余量为Al。其它步骤及参数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，步骤一中在温度为720℃的条件下熔炼4h。其它步骤及参数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610℃下熔炼成铝合金熔液。其它步骤及参数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，步骤二中铝合金熔液在铸造温度为700℃、铸造速度为3.4m/h、冷却水强度为0.1MPa、冷却水温度为15℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为420mm的铝合金铸锭。其它步骤及参数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，步骤三中加热至金属温度为515℃。其它步骤及参数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，步骤四中加热至铝合金铸锭的温度为410℃，在2000mm热轧机上以1m/min的速度进行轧制。其它步骤及参数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，步骤六中采用热轧机按9％的冷加工率轧至成品厚度。其它步骤及参数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，步骤六中采用热轧机按11％的冷加工率轧至成品厚度。其它步骤及参数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，步骤八中加热至料坯实际温度为160℃，保温22h。其它步骤及参数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：
一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，按下列步骤实现：
一、按铝合金厚板中各元素的质量百分数为Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％、Mn：0.25％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％、Zr：＜0.11％、V：0.06％，其他单个杂质：＜0.05％，余量为Al，分别称取纯铝锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝锌中间合金和重熔用铝锭作为原料，然后加入到干燥的熔炼炉中，在温度为720℃的条件下熔炼4h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为700℃、铸造速度为3.5m/h、冷却水强度为0.1MPa、冷却水温度为20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为520mm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520℃，保温24h进行均匀化退火处理；
四、将步骤三均匀化退火处理后的铝合金铸锭车去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为430℃，在2000mm热轧机上以2m/min的速度进行轧制，轧成所需毛料厚度板材；
五、将步骤四制备的毛料厚度板材放入淬火炉中淬火至料坯实际温度为535℃，加热35min，保温55min，进行淬火处理，得到半成品板材；
六、将步骤五得到的半成品板材放置48h后，采用热轧机按10％的冷加工率轧至成品厚度；
七、将步骤六得到的板材矫直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、将步骤七得到的板材放入时效炉中加热至料坯实际温度为1165℃，保温22h进行时效处理，得到中等强度、良好高温性能铝合金厚板。
本实施例中制造所得中等强度、良好高温性能铝合金厚板，板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好。
进行性能测试：
屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥435MPa，延伸率≥6，可应用于航天等各个领域。

Claims (10)

1.一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、按铝合金厚板中各元素的质量百分数为Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％～6.50％、Mn：0.25％～0.35％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％～0.06％、Zr：＜0.11％～0.15％、V：0.06％～0.08％，其他单个杂质：＜0.05％，余量为Al，分别称取纯铝锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝锌中间合金和重熔用铝锭作为原料，然后加入到干燥的熔炼炉中，在温度为700℃～750℃的条件下熔炼3h～5h，得到铝合金熔液；
二、将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为690℃～710℃、铸造速度为3.3m/h～3.6m/h、冷却水强度为0.08MPa～0.15MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为255mm～520mm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510℃～520℃，保温24h进行均匀化退火处理；
四、将步骤三均匀化退火处理后的铝合金铸锭车去表面的铸造及热处理氧化皮后，放入到加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为390℃～430℃，在2000mm热轧机上以0.5m/min～3m/min的速度进行轧制，轧成所需毛料厚度板材；
五、将步骤四制备的毛料厚度板材放入淬火炉中淬火至料坯实际温度为535℃，加热35min，保温55min，进行淬火处理，得到半成品板材；
六、将步骤五得到的半成品板材放置48h后，采用热轧机按8％～12％的冷加工率轧至成品厚度；
七、将步骤六得到的板材矫直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、将步骤七得到的板材放入时效炉中加热至料坯实际温度为157℃～165℃，保温18h～24h进行时效处理，得到中等强度、良好高温性能铝合金厚板。
2.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤一中按铝合金厚板中各元素的质量百分数为Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％、Mn：0.25％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％、Zr：＜0.11％、V：0.06％，其他单个杂质：＜0.05％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤一中在温度为720℃的条件下熔炼4h。
4.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤一中在610℃下熔炼成铝合金熔液。
5.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤二中铝合金熔液在铸造温度为700℃、铸造速度为3.4m/h、冷却水强度为0.1MPa、冷却水温度为15℃的条件下按半连续铸造法制成厚度为420mm的铝合金铸锭。
6.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤三中加热至金属温度为515℃。
7.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤四中加热至铝合金铸锭的温度为410℃，在2000mm热轧机上以1m/min的速度进行轧制。
8.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤六中采用热轧机按9％的冷加工率轧至成品厚度。
9.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤六中采用热轧机按11％的冷加工率轧至成品厚度。
10.根据权利要求1所述的一种中等强度、良好高温性能铝合金厚板的制造方法，其特征在于步骤八中加热至料坯实际温度为160℃，保温22h。
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