CN106756332B - 一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,本发明涉及一种航空用铝合金薄板的制造方法,它为了解决现有航空用铝合金薄板中晶粒粗大的问题。制造方法:一、制备铝合金熔液;二、半连续铸造法制成铝合金铸锭;三、均匀化退火处理;四、定温620℃加热4.5~5.5h;五、热轧成厚度为9.3mm~12.2mm半成品;六、进行中间退火;七、采用冷轧机轧制,控制加工率;八、控制成品退火工艺。采用本发明工艺得到铝合金薄板的板面平整、组织均一、晶粒细小,抗拉强度为228MPa~234MPa,延伸率为12.3%~15.3%,晶粒度表面一级、芯部二级,可应用航空用铝合金板材领域。

Description

一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种航空用铝合金薄板的制造方法。
背景技术
[0002] 超硬铝合金具有较高的抗拉强度、综合性能较好等一系列突出优点,是用于航空 领域的重要原材料。但是此种铝合金板材对晶粒度的要求较高,在现有的生产工艺中由于 加工率不足、退火制度不合适,使得此种铝合金的应用受到很大的限制。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
[0003] 本发明的目的是为了解决现有航空用铝合金薄板中晶粒粗大的问题,而提供一种 航空用高性能铝合金薄板的制造方法。
[0004] 本发明航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实现:
[0005] —、按元素的质量百分数为Fe:0.05%〜0.25%、Cu: 1.45%〜1.70%、Mn:0.25% 〜0.55%、1^:2.10%〜2.60%、0:0.12%〜0.20%、211:5.50%〜6.30%,余量为厶1的配比 称取熔炼原料,将配料装入电阻反射炉内熔化,在700〜750 °C的条件下搅拌熔体,得到铝合 金熔液;
[0006] 二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为700〜730°C、铸造速度为55mm/min 〜60mm/min、铸造冷却水压为0.03〜0• lOMPa、冷却水温度为20°C〜26°C的条件下按半连续 铸造法制成铝合金铸锭;
[0007] 三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为450°c〜46(TC,保温进行均 匀化退火处理,得到退火后的铝合金铸锭;
[0008] 四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮,然后放入到加热炉中,定温620°c加 热4.5〜5.5h,得到加热后的招合金铸键;
[0009] 五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热乳成厚度为9 • 3mni〜12 • 2mm,得到热乳 板半成品;
[0010] 六、将热乳板半成品放入退火炉进行中间退火,得到中间退火后的热轧板;
[0011] 七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机乳制,控制加工率为35%〜50%,得到 成品板材;
[0012] 八、将成品板材放入退火炉定温380°c,当测金属高点275〜285°C时改定温330°C, 测金属低点315〜325°C,保温1〜2h,随炉冷至140〜160°C出炉,得到航空用高性能铝合金 薄板。
[0013]本发明所述航空用高性能铝合金薄板的生产方法,填补了此种合金晶粒度满足标 准要求的制备工艺空白。本发明选择合理的工艺流程,通过步骤七二重乳制成品时对加工 率的控制以及成品退火时对退火制度的控制达到细化晶粒的目的。采用本发明生产得到铝 合金薄板的板面平整、表面光洁度好、组织均一、晶粒细小以及性能稳定,抗拉强度为 22810^〜23410^,延伸率为12_3%〜15.3%,晶粒度表面一级、芯部二级,可应用航空用铝 合金板材领域。
具体实施方式
[0014]具体实施方式一:本实施方式航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实 施:
[0015] —、按元素的质量百分数为Fe:〇.〇5%〜0.25%、Cu: 1.45%〜1.70%、Mn:0.25% 〜0.55%、Mg:2.10%〜2.60%、Cr:0.12%〜0.20%、Zn:5.50%〜6.30%,余量为A1 的配比 称取熔炼原料,将配料装入电阻反射炉内熔化,在700〜75〇 °C的条件下搅拌熔体,得到铝合 金熔液;
[0016] 二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为7〇〇〜730°C、铸造速度为55mm/min 〜6〇mm/min、铸造冷却水压为〇.〇3〜0. lOMPa、冷却水温度为2〇°C〜26°C的条件下按半连续 铸造法制成错合金铸锭;
[0017] 三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为450°C〜460°C,保温进行均 匀化退火处理,得到退火后的铝合金铸锭;
[0018]四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮,然后放入到加热炉中,定温620°c加 热4 • 5〜5 • 5h,得到加热后的铝合金铸锭;
[0019]五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热乳成厚度为9. 得到热轧 板半成品;
[0020]六、将热乳板半成品放入退火炉进行中间退火,得到中间退火后的热轧板;
[0021 ] 七、将中间退火后的热轧板采用二重冷乳机乳制,控制加工率为35%〜50%,得到 成品板材;
[0022] 八、将成品板材放入退火炉定温380°C,当测金属高点275〜285°C时改定温330°C, 测金属低点3丨5〜325°C,保温1〜2h,随炉冷至140〜16(TC出炉,得到航空用高性能铝合金 薄板。
[0023] 本实施方式得到的航空用高性能铝合金薄板中的单个杂质<〇.〇5%,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。
[0024]本实施方式步骤七中的加工率是指(厚度)变形量。步骤八对板材成品退火装炉 时,在板材两端各压一支电偶,对板材的实时温度进行检测,由于装炉位置、炉温均匀性等 原因,两支电偶反映的金属温度不同,显示温度高的作为金属高点,显示温度低的作为金属 低点。
[0025]本实施方式通过乳制成品时对加工率控制、成品退火时对退火制度控制达到细化 晶粒的目的。其中步骤五中的热轧半成品厚度(或加工率)以及步骤八中的保温时间对晶粒 细化的影响较大。
[0026]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按元素的质量百 分数为 Fe:0_l% 〜0.2%、Cu:l_45%〜1.70%、Mn:0_25%〜0_4%、Mg:2.10%〜2.50%、 Cr:0.12%〜0.20%、Zn:5.5〇%〜e.30%,余量为A1的配比称取熔炼原料。其它步骤及参数 与具体实施方式一相同。
[0027]本实施方式的熔炼的原料包含纯度99.7%以上的A1锭、Cu板、纯Mg、纯Zn、Al3Cr中 间合金、AlioMg中间合金和Al6Ti中间合金。 _8]難实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一按元素的质量百 分数为卩6:0.131%、(:11:1.51%無0.27%、1\^:2.40%、&amp;:013%、211:5.86%,余量为八1的 配比称取溶炼原料。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
[0029]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二在铸造 温度为725°C、铸造速度为55ram/min、铸造冷却水压为〇.〇6MPa、冷却水温度为卻^的条件下 按半连续铸造法制成铝合金铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
[0030]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按半连 续铸造法制成尺寸为300mmXl2〇〇mm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。
[0031]本实施方式中3〇Omm为铸锭的厚度为铸锭的宽度。
[0032]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保温46 〜48h进行均匀化退火处理。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
[0033]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五加热后 的错合金铸锭热乳成厚度为10 • Omm〜11.5111111。其它步骤及参数与具体实施方式一.至六之一 相同。
[0034]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放入退 火炉定温47〇°C,加热6.5h进行中间退火。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相 同。
[0035]具体实^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将中间 退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制成厚度为5 • 0〜7 • 〇mm。其它步骤及参数与具体实施方 式一至八之一相同。
[0036]具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤七将中间退火后的 热轧板采用二重冷乳机轧制成厚度为6 • 0mm。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。 [0037^具体实施方式^^一 :本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是步骤八当测 金属高点280°C时改定温:330°C,测金属低点320°C,保温1〜2h,随炉冷至150。(:出炉。其它步 骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
[0038]实施例一:本实施例航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实施:
[0039] —、按元素的质量百分数为 Fe:0.131%、Cu:1.51%、Mn:0.27%、Mg:2.40%、Cr: 0 • 13%、Zn: 5 • 86%,余量为A1的配比称取熔炼原料,将配料装入电阻反射炉内熔化,在710 °C的条件下搅拌熔体,得到铝合金熔液;
[0040] 二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为710 °C、铸造速度为55mm/min、铸造 冷却水压为〇.〇5MPa、冷却水温度为20°C的条件下按半连续铸造法制成300mmX1200mm的铝 合金铸锭;
[0041] 三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为455°C,保温47h进行均匀化 退火处理,得到退火后的铝合金铸锭;
[0042]四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮,然后放入到加热炉中,定温620°C加 热5h (招合金铸锭的出炉温度为375°C),得到加热后的铝合金铸锭;
[0043] 五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热乳成厚度为12.0mm,得到热乳板半成 品;
[0044] 六、将热轧板半成品放入退火炉定温470°C,加热6.5h进行中间退火,得到中间退 火后的热乳板;
[0045] 七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制成厚度为6.0mm (加工率50%),得 到成品板材;
[0046] 八、将成品板材放入退火炉定温380°C,当测金属高点280°C时改定温330°C,测金 属低点320°C,保温lh,随炉冷至150°C出炉,得到航空用高性能铝合金薄板。
[0047]本实施例得到的航空用高性能铝合金薄板的抗拉强度为228〜234MPa,延伸率为 12.3%〜15.3%,晶粒度表面一级、芯部二级。
[0048]实施例二:本实施例航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实施:
[0049] —、按元素的质量百分数为 Fe:0.131%、Cu:1.51%、Mn:0.27%、Mg:2.40%、Cr: 0.13%、Zn:5.86%,余量为A1的配比称取熔炼原料,将配料装入电阻反射炉内熔化,在710 °C的条件下搅拌熔体,得到铝合金熔液;
[0050] 二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为71(TC、铸造速度为55mm/min、铸造 冷却水压为0.05MPa、冷却水温度为20°C的条件下按半连续铸造法制成300mmX1200mm的铝 合金铸锭;
[0051] 三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为455。(:,保温47h进行均匀化 退火处理,得到退火后的铝合金铸锭;
[0052]四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮,然后放入到加热炉中,定温620°C加 热5h (错合金铸锭的出炉温度为375°C),得到加热后的铝合金铸锭;
[0053]五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为9.3mm,得到热轧板半成 品;
[0054] 六、将热轧板半成品放入退火炉定温470°C,加热6.5h进行中间退火,得到中间退 火后的热乳板;
[0055] 七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机乳制成厚度为6.0mm (加工率35%),得 到成品板材;
[0056] 八、将成品板材放入退火炉定温380°C,当测金属高点280°C时改定温330°C,测金 属低点320°C,保温lh,随炉冷至150°C出炉,得到航空用高性能铝合金薄板。
[0057] 本实施例得到的航空用高性能铝合金薄板的抗拉强度为205〜218MPa,延伸率为 I3.7%〜16.3%,晶粒度表面一级、芯部三级。

Claims (10)

1. 一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于是按以下步骤实现: 一、按元素的质量百分数为Fe :0.05%〜0.25%、Cu: 1.45%〜1.70%、Mn: 0.25%〜 〇.55%、]\^:2.10%〜2.60%、0:0_12%〜0_20%、211:5_50%〜6.30%,余量为六1的配比称 取熔炼原料,将配料装入电阻反射炉内熔化,在700〜750 °C的条件下搅拌熔体,得到铝合金 熔液; 一、将步骤~'得到的锅合金;te•液在铸造温度为700〜730 °C、铸造速度为55mm/min〜 60mm/min、铸造冷却水压为0.03〜0. lOMPa、冷却水温度为20°C〜26°C的条件下按半连续铸 造法制成铝合金铸锭; 三、 将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为450 °C〜460°C,保温进行均匀化 退火处理,得到退火后的铝合金铸锭; 四、 去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮,然后放入到加热炉中,定温620°C加热4.5 〜5 • 5h,得到加热后的铝合金铸锭; 五、 将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为9.3mm〜12.2mm,得到热轧板半 成品; 六、 将热乳板半成品放入退火炉进行中间退火,得到中间退火后的热乳板; 七、 将中间退火后的热乳板采用二重冷乳机乳制,控制加工率为35%〜50%,得到成品 板材; 八、 将成品板材放入退火炉定温380°C,当测金属高点275〜285°C时改定温330°C,测金 属低点315〜325°C,保温1〜2h,随炉冷至140〜160°C出炉,得到航空用高性能铝合金薄板。
2. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 一按元素的质量百分数为 Fe:0.1%〜0.2%、Cu:1.45%〜l_70%、Mn:0.25%〜〇.4%、Mg: 2.10%〜2.50%、&amp;:0.12%〜0.20%、211:5.50%〜6.30°乂,余量为众1的配比称取熔炼原 料。
3. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 二在铸造温度为725°C、铸造速度为55mm/min、铸造冷却水压为0.06MPa、冷却水温度为20°C 的条件下按半连续铸造法制成铝合金铸锭。
4. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 二按半连续铸造法制成尺寸为300mm X 1200mm的铝合金铸锭。
5. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 三保温46〜48h进行均匀化退火处理。
6. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 五加热后的铝合金铸锭热乳成厚度为10.0mm〜11.5mm。
7. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 六放入退火炉定温470°C,加热6 • 5h进行中间退火。
8. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 七将中间退火后的热乳板采用二重冷轧机轧制成厚度为5 •0〜7 •0mm。
9. 根据权利要求8所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 七将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机乳制成厚度为6 • 0_。
10. 根据权利要求1所述的一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法,其特征在于步骤 八当测金属高点280°C时改定温330°C,测金属低点320°C,保温1〜2h,随炉冷至150°C出炉。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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