CN107502798B

CN107502798B - 一种航空用铝合金板材的生产工艺

Info

Publication number: CN107502798B
Application number: CN201711004744.0A
Authority: CN
Inventors: 宋超; 崔启为; 陈闯; 张丽丽
Original assignee: China Zhongwang Holdings Ltd
Current assignee: China Zhongwang Holdings Ltd
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-04-19
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: CN107502798A

Abstract

本发明属于铝合金板材生产领域，涉及一种航空用铝合金板材的生产工艺，铝合金板材原料配方为：Zn：8.0％～9.0％，Zr：0.1％～0.2％，Mg：1.6％～1.8％，Cu：0.9％～1.0％，Ti：0.1％～0.15％，Mn：0.3％～0.4％，Ag：0.25％～0.3％，Si：≤0.1％，Fe：≤0.1％，Cr：≤0.04％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，其中Zn、Mg和Cu的总含量≥9％，Fe和Si的总含量≤0.08％，通过对航空用铝合金板材原料配方的改进，以及采用水/乙二醇混合物对固溶处理后的铝合金板材进行冷却，使得制备的铝合金板材消除了由于淬火导致铝合金板材的内部张力变大，铝合金板材发生裂痕等问题。

Description

一种航空用铝合金板材的生产工艺

技术领域

本发明属于铝合金板材生产领域，涉及一种航空用铝合金板材的生产工艺。

背景技术

随着我国航天航空工业、轨道交通、军用车辆以及舰船制造装备业的快速发展，尤其是我国大飞机项目的启动，迫切需求国内能生产出高品质大规格中强及高强可焊7xxx系铝合金材料以摆脱国外的控制和降低成本。国内东北轻合金有限责任公司、山东丛林集团有限公司及吉林迈达斯有限公司采用铝锭重熔方法已经生产出中强可焊7xxx系铝合金铸锭，但目前的合金铸锭尺寸普遍较小均未能突破700mm，更重要的是，国内甚至国际基本上均采用铝锭重熔方法制造可焊7xxx系铝合金。

此外，对于航空和航天工业，特别是在静态应力和动态应力下都表现出高强度的轴承船体，机翼和底盘部件，通常需要高强度铝合金，然而对于厚度超过150mm以上，甚至200mm以上，250mm以上的铝合金厚板在制备淬火过程中，由于淬火措施的方法不当，很容易引起张力变形，影响铝合金板材的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决铝合金厚板制造过程中，淬火不当容易引起铝合金厚板张力变形的问题，提供一种航空用铝合金板材的生产工艺。

为达到上述目的，本发明提供一种航空用铝合金板材的生产工艺，包括如下步骤：

A、按照如下重量份数配制铝合金原料：Zn：8.0％～9.0％，Zr：0.1％～0.2％，Mg：1.6％～1.8％，Cu：0.9％～1.0％，Ti：0.1％～0.15％，Mn：0.3％～0.4％，Ag：0.25％～0.3％，Si：≤0.1％，Fe：≤0.1％，Cr：≤0.04％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将熔铸后的铝合金铸锭在460～490℃温度下均匀化处理，均匀化处理时间为10～15h；

C、将均匀化处理的铝合金铸锭置于挤压机中挤压，得到所需要的铝合金板材，挤出后的铝合金板材温度为350～440℃；

D、将挤出后的铝合金板材进行固溶处理，固溶处理的温度为465～500℃，固溶处理的时间为4～10h；

E、将固溶处理后的铝合金板材置于水/乙二醇混合物中冷却，冷却温度为100～170℃，水/乙二醇混合物的浓度为20～40％；

F、将冷却后的铝合金板材进行分段人工时效热处理，其中第一阶段人工时效为在110～120℃的温度下保温8h，第二段人工时效为在135～145℃的温度下保温5h；

G、将人工时效后的铝合金板材进行拉伸矫直，拉伸量为1～5％。

进一步，步骤A中Zn、Mg和Cu的总含量≥9％，Fe和Si的总含量≤0.08％。

进一步，步骤A中铝合金熔炼过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法。

进一步，步骤C中挤压机的挤压速度为4.5～5.0m/min。

进一步，步骤C挤压后的铝合金板材厚度大于150mm。

进一步，步骤E中水与乙二醇的质量比为1∶2～3。

本发明的有益效果在于：

1、本发明航空用铝合金板材的生产工艺，通过对航空用铝合金板材原料配方的改进，研发出了一种对淬火不敏感的铝合金配方以及淬火方法，通过该淬火方法可以减小铝合金板材对淬火的敏感度，并且采用水/乙二醇混合物冷却，消除了由于淬火导致铝合金板材的内部张力变大，铝合金板材发生裂痕等问题。

2、本发明航空用铝合金板材的生产工艺，采用水/乙二醇混合物对固溶处理后的铝合金板材进行冷却，由于乙二醇易挥发，能够很快的将铝合金板材表面的温度冷却下来，使得铝合金板材表面的降温速度相同，减少铝合金板材表面的张力变形，提高铝合金板材的力学性能和耐断裂性。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

一种航空用铝合金板材的生产工艺，包括如下步骤：

A、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，航空用铝合金板材原料中各元素质量百分数配比如下：

元素	Zn	Zr	Mg	Cu	Ti	Mn	Ag	Si	Fe	Cr	杂质	Al
													含量	8.0	0.10	1.6	0.9	0.1	0.3	0.25	0.04	0.04	0.04	0.15	余量

其中Zn、Mg和Cu的总含量≥9％，Fe和Si的总含量≤0.08％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将熔铸后的铝合金铸锭在460℃温度下均匀化处理，均匀化处理时间为15h；

C、将均匀化处理的铝合金铸锭置于挤压机中挤压，得到所需要的铝合金板材，挤出后的铝合金板材温度为440℃，挤压机的挤压速度为4.5m/min，挤压后的铝合金板材厚度为150mm；

D、将挤出后的铝合金板材进行固溶处理，固溶处理的温度为465℃，固溶处理的时间为10h；

E、将固溶处理后的铝合金板材置于水/乙二醇混合物中冷却，冷却温度为100℃，水/乙二醇混合物的浓度为40％，水与乙二醇的质量比为1∶3；

G、将人工时效后的铝合金板材进行拉伸矫直，拉伸量为2％。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于步骤A中航空用铝合金板材原料中各元素质量百分数配比如下：

元素	Zn	Zr	Mg	Cu	Ti	Mn	Ag	Si	Fe	Cr	杂质	Al
													含量	9.0	0.20	1.8	1.0	0.15	0.4	0.25	0.03	0.04	0.02	0.10	余量

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于步骤A中航空用铝合金板材原料中各元素质量百分数配比如下：

元素	Zn	Zr	Mg	Cu	Ti	Mn	Ag	Si	Fe	Cr	杂质	Al
													含量	8.0	0.15	1.8	0.9	0.1	0.35	0.25	0.03	0.03	0.02	0.10	余量

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于步骤B中熔铸后的铝合金铸锭在490℃温度下均匀化处理，均匀化处理时间为10h。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于步骤C中挤出后的铝合金板材温度为350℃，挤压机的挤压速度为5.0m/min，挤压后的铝合金板材厚度为200mm。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于步骤C中挤出后的铝合金板材温度为400℃，挤压机的挤压速度为5.0m/min，挤压后的铝合金板材厚度为250mm。

实施例7

实施例7与实施例1的区别在于步骤D中挤出后的铝合金板材固溶处理的温度为500℃，固溶处理的时间为4h。

实施例8

实施例8与实施例1的区别在于步骤E中固溶处理后的铝合金板材置于水/乙二醇混合物中冷却，冷却温度为170℃，水/L二醇混合物的浓度为20％，水与乙二醇的质量比为1∶2。

对比例

对比例与实施例1的区别在于步骤E中固溶处理后的铝合金板材置于水中冷却，冷却温度为100℃。

对比例与实施例1～8得到的航空用铝合金板材进行力学性能测试，测试结果见表一：

表一：

由上表可以看出，本发明的航空用铝合金板材的生产工艺制备的铝合金板材，通过对铝合金板材原料配方的改进，以及采用一种对淬火不敏感的铝合金淬火方法，使得制备的新型铝合金板材对淬火的敏感度降低，减少了铝合金板材的裂纹问题。同时制备的铝合金板材力学性能得到了很大的改善和提高，铝合金板材拉伸强度基本为551MPa，屈服强度基本为575MPa，伸长率基本为10.3％。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种航空用铝合金板材的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

A、按照如下重量份数配制铝合金原料：Zn：8.0%～9.0%，Zr：0.1%～0.2%，Mg：1.6%～1.8%，Cu：0.9%～1.0%，Ti：0.1%～0.15%，Mn：0.3%～0.4%，Ag：0.25%～0.3%，Si：≤0.1%，Fe：≤0.1%，Cr: ≤0.04%，单个杂质≤0.05%，杂质合计≤0.15%，余量为Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将熔铸后的铝合金铸锭在460~490℃温度下均匀化处理，均匀化处理时间为10~15h；

C、将均匀化处理的铝合金铸锭置于挤压机中挤压，得到所需要的铝合金板材，挤出后的铝合金板材温度为350~440℃；

D、将挤出后的铝合金板材进行固溶处理，固溶处理的温度为465~500℃，固溶处理的时间为4~10h；

E、将固溶处理后的铝合金板材置于水/乙二醇混合物中冷却，冷却温度为100~170℃，水/乙二醇混合物的浓度为20~40%；

F、将冷却后的铝合金板材进行分段人工时效热处理，其中第一阶段人工时效为在110~120℃的温度下保温8h，第二段人工时效为在135~145℃的温度下保温5h；

G、将人工时效后的铝合金板材进行拉伸矫直，拉伸量为1~5%。

2.如权利要求1所述的航空用铝合金板材的生产工艺，其特征在于，步骤A中铝合金熔炼过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法。

3.如权利要求2所述的航空用铝合金板材的生产工艺，其特征在于，步骤C中挤压机的挤压速度为4.5~5.0m/min。

4.如权利要求3所述的航空用铝合金板材的生产工艺，其特征在于，步骤C挤压后的铝合金板材厚度大于150mm。

5.如权利要求1所述的航空用铝合金板材的生产工艺，其特征在于，步骤E中水与乙二醇的质量比为1:2~3。