CN109666827A - 一种超强超韧7055Sc铝合金锻件 - Google Patents

一种超强超韧7055Sc铝合金锻件 Download PDF

Info

Publication number
CN109666827A
CN109666827A CN201910131240.8A CN201910131240A CN109666827A CN 109666827 A CN109666827 A CN 109666827A CN 201910131240 A CN201910131240 A CN 201910131240A CN 109666827 A CN109666827 A CN 109666827A
Authority
CN
China
Prior art keywords
super
aluminium
ingot
toughened
strong
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910131240.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109666827B (zh
Inventor
李跃华
阚保光
高双玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Mag Magnesium Industry Co ltd
Original Assignee
LUOYANG HUALING MAGNESIUM CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LUOYANG HUALING MAGNESIUM CO Ltd filed Critical LUOYANG HUALING MAGNESIUM CO Ltd
Priority to CN201910131240.8A priority Critical patent/CN109666827B/zh
Publication of CN109666827A publication Critical patent/CN109666827A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109666827B publication Critical patent/CN109666827B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent

Abstract

一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，它是由在7055铝合金中加入钪和铍制备而成，所述锻件中钪和铍的质量百分含量分别为≤0.02%和0.05~0.1%。本发明通过在合金原料中加入铍和钪，然后通过优化熔炼、挤压工艺参数，并将获得的挤压材料经过锻造、固溶时效处理，获得了超强超韧的7055Sc铝合金，其性能可达到抗拉强度大于740 MPa；规定非比例延伸强度大于700 MPa;延伸率要大于10％，超出国内外标准很高。

Description

一种超强超韧7055Sc铝合金锻件
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种超强超韧7055Sc铝合金锻件。
背景技术
航空铝合金材料主要采用2A14、2A04、2219、7075等传统铝合金材料，强度等级为550 N/mm2，国标中挤压棒材最大强度的是7049A(直径小于100mm的棒材，抗拉强度610MPa，规定非比例延伸强度530 MPa)，7055铝合金是美国铝业公司（ALCOA）上世纪80年代开始研发的，是目前世界上公布的铝合金标准中抗拉强度最高的，抗拉强度等级为650MPa；然而随着航空业的发展，其所需的铝合金结构强度、韧性等性能仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足二提供一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，它通过在合金原料中加入铍和钪，然后优化工艺参数，并将获得的挤压材料经过锻造等处理，获得了超强超韧的7055Sc铝合金。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，它是由在7055铝合金中加入钪和铍制备而成，所述锻件中钪和铍的质量百分含量分别为≤0.02%和0.05~0.1%。
优选的，它的化学成分质量百分含量为：Cu2.2-2.4%、Mg1.9-2.1%、Zn8.0-8.5%、Mn≤0.5%，Zr0.1-0.12%、Si≤0.1%、Fe≤0.15%、Cr≤0.04%、Ti≤0.06%、Be≤0.02%、Sc0.05~0.1%，余量为Al。
如上所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：取上述原料加热熔炼后，浇铸得到铸锭；
（2）均匀化退火：将步骤（1）得到的铸锭升至300℃-310℃保温2-2.5小时，然后升至415-425℃保温12-13h；
（3）挤压：将步骤（2）均匀后的产品在430-440℃加热10-12h，然后进行挤压，得到挤压件；
（4）将步骤（3）得到的挤压件加热，加热温度430-440℃，加热时间6-7h，然后进行锻造，得到锻件；
（5）固溶：将步骤（4）得到的锻件加热至440-460℃保温2.5-3.5h后再升温至470-485℃保温6-8h，然后于30秒内将锻件放入温度≤50℃水中，放置20-40分钟；
（6）时效：将步骤（5）固溶处理后的锻件进行时效处理，时效条件为120℃-130℃，时间为22-24h。
所述步骤（1）中铜、锆、锰、铍、钪分别采用铝中间合金的形式加入，钛采用铝钛硼线杆的形式加入，铝、锌、镁分别采用铝锭、锌锭、镁锭的形式加入。
所述铝中间合金分别为AlCu50、AlMn20、AlZr4、AlBe1、AlSc5，所述铝钛硼线杆为AlTi5，所述铝锭采用熔用精铝锭和重熔用铝锭混合使用，混合质量比例为（3-5）:1。
所述步骤（1）具体为：先加入熔用精铝锭和重熔用铝锭，在730～740℃温度下使铝熔化，然后升温至820-860℃，加入中间合金AlZr4、AlSc5和AlTi5，然后在温度为780-820℃加入AlCu50、AlMn20；在温度为720～730℃时投入锌锭，最后加入镁锭和AlBe1，在金属完全熔化后在730-740℃保温20-40min，然后抽真空20-40min，静置20-40min开始浇铸，得到铸锭。
添加AlZr4中间合金时，必须提前将AlZr4中间合金预热，预热温度430℃-450℃，时间为2-3h。
所述步骤（1）中得到的铸锭直径优选为200-400mm。
所述步骤（3）中挤压速度8-12mm/s，挤出温度405-415℃，挤出直径Ф40-100mm。
所述步骤（4）锻造在长、宽、高三个方向进行锻造，得到50-120mm厚的板。
本发明通过在合金原料中加入铍和钪，然后通过优化熔炼、挤压工艺参数，并将获得的挤压材料经过锻造、固溶时效处理，获得了超强超韧的7055Sc铝合金，其性能可达到抗拉强度大于740 MPa；规定非比例延伸强度大于700 MPa; 延伸率要大于10％，超出国内外标准很高；因此本发明填补了国内外高强度铝合金的生产空白，对行业技术进步和发展国内民族工业具有重要意义。对航空用户来说，不但降低了该部件的成本，同时由于该部件是铝合金材料，重量轻，但抗拉强度及延伸率超过重金属工具钢及铜合金，也降低了其它部件及运输的成本，为这些用户创造了非常可观的经济效益。
具体实施方式
实施例1
目前7055铝合金挤压棒材无国家标准和规范，只有参照美国宇航标准AMS2772E和美国铝业公司（ALCOA）标准。根据7XXX系合金强化理论，经过研究分析，要提高材料的抗拉强度及耐腐蚀，单改变生产过程的工艺参数是不易达到用户的要求，首先要从成分考虑，通过合金的形式添加一些金属。通过查找资料，对能提高强度及耐腐蚀的单项金属进行研究，决定试验往7055铝合金成分中加入微量铍和钪，挤压成棒材再经过锻造、固溶及时效来达到材料的最终力学性能。
在铝中只要加入千分之几的钪就会生成Al3Sc新相，对铝合金起变质作用，使合金的结构和性能发生明显变化。加入微量的钪可使合金的再结晶温度提高150~200℃，且高温强度、结构稳定性、焊接性能和抗腐蚀性能均明显提高，并可避免高温下长期工作时易产生的脆化现象。成为高强高韧铝合金、新型高强耐蚀可焊铝合金、新型高温铝合金、高强度抗中子辐照用铝合金等，在航天、航空、舰船、核反应堆以及轻型汽车和高速列车等方面具有非常诱人的开发前景。铍是一种密度很小、硬度却很大的金属。直到20世纪30-40年代，随着航空、国防及核物理领域的发展，铍元素及其化合物才开始逐渐有了用武之地。铍目前已被美国国防部视为一种战略性的物资，其应用领域与国防体系息息相关。在国家战略物资的储备中，铍元素占据着重要的一席。通过分析研究，确定在7055材料中添加微量的钪和铍来改变材料的最终性能。
本发明提供的一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，它是由在7055铝合金中加入钪和铍制备而成，所述锻件中钪和铍的质量百分含量分别为≤0.02%、0.05~0.1%。具体的化学成分质量百分含量为：Cu2.2-2.4%、Mg1.9-2.1%、Zn8.0-8.5%、Mn≤0.5%，Zr0.1-0.12%、Si≤0.1%、Fe≤0.15%、Cr≤0.04%、Ti≤0.06%、Be≤0.02%、Sc0.05~0.1%，余量为Al。
如上所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：取上述原料加热熔炼后，浇铸得到铸锭；其中铜、锆、锰、铍、钪分别采用铝中间合金的形式加入，钛采用铝钛硼线杆的形式加入，铝、锌、镁采用铝锭、锌锭、镁锭的形式加入；加入顺序采用先熔点高后熔点低的顺序；铝中间合金分别为AlCu50、AlMn20、AlZr4、AlBe1、AlSc5，所述铝钛硼线杆为AlTi5，所述铝锭采用熔用精铝锭和重熔用铝锭混合使用，可以解决用过的铝料，节约成本，当然也可以都用精铝锭，其混合质量比例为（3-5）:1；添加AlZr4中间合金时，必须提前AlZr4中间合金预热，预热温度430℃-450℃，时间为2-3h；优化的一个步骤为：具体为：先在工频熔炼炉加入熔用精铝锭和重熔用铝锭，在730～740℃温度下使铝熔化，然后升温至820-860℃，加入中间合金AlZr4、AlSc5和AlTi5，然后在温度为780-820℃加入AlCu50、AlMn20；在温度为720～730℃时投入锌锭，最后加入镁锭和AlBe1，在金属完全熔化后在730-740℃保温20-40min，然后转入坩埚保温炉抽真空20-40min，避免铝合金氧化，静置20-40min开始浇铸，得到铸锭；铸锭的直径优选为Φ200-400mm。
其中各原料的投料量优选为：熔用精铝锭: 80%（占铝锭用量的质量百分比)，重熔用铝锭:20%(占铝锭用量的质量百分比)，铝铜中间合金AlCu50：46kg/t(炉料的总质量)，铝钛硼线杆AlTi5：≤1kg/t(炉料的总质量)，铝锆中间合金AlZr4：3kg/t(炉料的总质量)，铝锰中间合金AlMn20：2kg/t(炉料的总质量)，铝铍中间合金AlBe1：0.5kg/t(炉料的总质量)，铝钪中间合金AlSc5：10kg/t(炉料的总质量)，锌锭：80kg/t(炉料的总质量)，镁锭：20kg/t(炉料的总质量)；合金中含有的铁、硅、镉元素不可避免的有上述铝锭或中间合金带入；
（2）均匀化退火：将步骤（1）得到的铸锭升至300-310℃保温2-2.5小时，然后升至415-425℃保温12-13h；
（3）挤压：将步骤（2）退火后的产品在430-440℃加热10-12h，然后进行挤压，得到挤压件，得到挤压件；优选挤压速度8-12mm/s，挤出温度405-415℃，挤出直径Ф40-100mm；
（4）将步骤（3）得到的挤压件加热，加热温度430-440℃，加热时间6-7h，然后进行锻造，锻造时在长、宽、高三个方向进行锻造，得到50-120mm厚的板；
（5）固溶：将步骤（4）得到的锻件加热至440-460℃保温2.5-3.5h后再升温至470-485℃保温6-8h，然后于30秒内将锻件放入温度≤50℃水中，放置20-40分钟；
（6）时效：时效条件120℃-130℃，时间为22-24h。
实施例2
一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，其制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：
a、配料：使用的金属原料要符合国家的采购标准，根据配料标准和企业标准7055铸锭化学成份的要求，精确计算各种配料，合理搭配使用符合成分要求的重熔用精铝锭、重熔用铝锭和合金原料（锌锭、镁锭）、铝中间合金（AlCu50、AlMn20、AlZr4、AlTi5、AlBe1、AlSc5）的用量，原料用量:（1吨炉试验生产）
熔用精铝锭: 800Kg、重熔用铝锭:200Kg、铝铜中间合金AlCu50：46kg、铝钛硼线杆AlTi5：0.8kg、铝锆中间合金AlZr4：3kg、铝锰中间合金AlMn20：2kg、铝铍中间合金AlBe1：0.5kg、铝钪中间合金AlSc5：10kg、锌锭：80kg、镁锭：20kg、精炼剂： 57g氧化锌+163g六氯乙烷，使用铝箔包成柱体。
b、加料：先在工频熔炼炉加入铝原料后，在735℃下，待铝熔化后加入熔剂，然后升温至830℃，加入中间合金AlZr4、AlSc5和AlTi5；然后温度在790℃加入AlCu50、AlMn20，锌锭投料温度为725℃；最后加入镁锭和AlBe1；在加料过程中电磁搅拌器在一直搅拌熔化的液体，所有金属完全熔化后在735℃保温30min；
c、熔铸：转入坩埚保温炉抽真空30分钟，静置30分钟开始浇铸，熔铸速度60mm/分，得到7055Sc圆锭Φ250mm，圆锭应符合其化学成分质量百分含量为：Cu2.2-2.4%、Mg1.9-2.1%、Zn8.0-8.5%、Mn≤0.5%，Zr0.1-0.12%、Si≤0.1%、Fe≤0.15%、Cr≤0.04%、Ti≤0.06%、Be≤0.02%、Sc0.05~0.1%，余量为Al；得到的具体成分含量如表1所示：（1-5#为所取的5个试样）
（2）均匀化退火：将步骤（1）得到的Φ250mm铸锭升至300℃保温2小时，然后升至420℃保温12h；
（3）挤压：将步骤（2）退火后的Φ250mm铸锭加热至430℃进行挤压，挤压速度10mm/s，挤出温度410℃，挤出直径Φ50mm；挤压件H112的力学性能基本满足国家标准GBT3191-2010中7系T6力学性能。其得到的挤压件（挤压系数≥10）的室温条件下纵向力学性能见表2（10个试样的测定值）；
由此表可看出，添加钪和铍元素的7055Sc铝合金的挤压件H112的力学性能基本满足国家标准GBT3191-2010中7系T6力学性能（550-450/MPa）。
（4）将步骤（3）得到的挤压棒Ф50加热，加热温度435℃，加热时间6.5h，然后进行锻造，采用3000吨锻造机进行锻造，锻造前Ф50mm长400mm的棒在435℃加热，加热时间6.5h，进行锻造，先将长400mm锻压至200mm高，然后压扁为长方形，然后在长、宽、高三个方向进行锻造，得到锻件80mm×82mm×120mm（厚度×宽度×长度）；锻件室温条件下纵向力学性能见下表3（4个试样的测定值）。
（5）固溶：将步骤（4）得到的锻件加热至450℃保温3h后再升温至475℃保温7h，然后于20秒内将锻件放入温度≤50℃水中，放置30分钟；固溶后得到的铝合金性能如表4所示（2个试样的测定值）。
实验过程中采用485℃（替换475℃，其他参数不变）固溶后，得到的铝合金性能如表5所示。
由表4-5可看出，7055Sc铝合金经过固溶处理，温度475℃和485℃固溶的材料性能基本相同，材料的抗拉强度有了大幅提高，但延伸率有所下降，特别是485℃固溶的材料的延伸率下降更为明显，确定最佳的固溶温度475℃。固溶后材料不能满足客户要求。必须经过时效方可提高延伸率。
（6）时效：时效温度为121℃，时间为24h。时效处理后得到的铝合金性能如表6所示（2个试样的测定值）。
实验过程中采用130℃保温24h时（替换121℃，其他参数不变）效处理后，得到的铝合金性能如表7所示。
从表6、7中可看出，7055Sc新材料经过时效后，固溶提高的抗拉强度没有降低，但延伸率大大提高了。经过对比时效温度121℃保温24小时工艺参数最佳。
经时效处理后的铝合金经超声波探伤检测内部无夹杂、气孔等缺陷，质量不低于A级，晶粒度≥6级，其质量可满足航空新一代材料所需；经用户检测和航天材料检测中心检测，本申请得到的7055Sc铝合金达到抗拉强度大于740 N/mm2；规定非比例延伸强度
大于700 N/mm2；延伸率要大于10％。
实施例3
一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，其制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：
a、配料：使用的金属原料要符合国家的采购标准，根据配料标准和企业标准7055铸锭化学成份的要求，精确计算各种配料，合理搭配使用符合成分要求的重熔用精铝锭、重熔用铝锭和合金原料（锌锭、镁锭）、铝中间合金（AlCu50、AlMn20、AlZr4、AlTi5、AlBe1、AlSc5）的用量，原料用量:（1吨炉试验生产）
熔用精铝锭: 800Kg、重熔用铝锭:200Kg、铝铜中间合金AlCu50：46kg、铝钛硼线杆AlTi5：0.8kg、铝锆中间合金AlZr4：3kg、铝锰中间合金AlMn20：2kg、铝铍中间合金AlBe1：0.5kg、铝钪中间合金AlSc5：10kg、锌锭：80kg、镁锭：20kg、精炼剂：57g氧化锌+163g六氯乙烷，使用铝箔包成柱体。
b、加料：先在工频熔炼炉加入铝原料后，在730℃下，待铝熔化后加入熔剂，然后升温至850℃，加入中间合金AlZr4、AlSc5和AlTi5；然后温度在810℃加入AlCu50、AlMn20，锌锭投料温度为720℃；最后加入镁锭和AlBe1；在加料过程中电磁搅拌器在一直搅拌熔化的液体，所有金属完全熔化后在735℃保温30min；
c、熔铸：转入坩埚保温炉抽真空30分钟，静置30分钟开始浇铸，熔铸速度60mm/分，得到7055Sc圆锭Φ250mm，应符合其化学成分质量百分含量为：Cu2.2-2.4%、Mg1.9-2.1%、Zn8.0-8.5%、Mn≤0.5%，Zr0.1-0.12%、Si≤0.1%、Fe≤0.15%、Cr≤0.04%、Ti≤0.06%、Be≤0.02%、Sc0.05~0.1%，余量为Al；
（2）均匀化退火：将步骤（1）得到的Φ250mm铸锭升至300℃保温2小时，然后升至420℃保温12h；
（3）挤压：将步骤（2）退火后的Φ250mm铸锭加热至430℃进行挤压，挤压速度10mm/s，挤出温度410℃，挤出直径Φ40mm；挤压件H112的力学性能基本满足国家标准GBT3191-2010中7系T6力学性能。其得到的挤压件（挤压系数≥10）；
（4）将步骤（3）得到的挤压棒Ф40加热，加热温度430℃，加热时间6h，然后进行锻造，采用3000吨锻造机进行锻造，锻造前Ф40mm长350mm的棒在430℃加热，加热时间6h，进行锻造，先将长350mm锻压至150mm高，然后压扁为长方形，然后在长、宽、高三个方向进行锻造，得到锻件50mm×88mm×100mm；
（5）固溶：将步骤（4）得到的锻件加热至450℃保温3h后再升温至475℃保温7h，然后于20秒内将锻件放入温度≤50℃水中，放置30分钟；
（6）时效：时效温度为124℃，时间为24h。时效处理后得到的铝合金性能如表8所示（2个试样的测定值）。
经时效处理后的铝合金经超声波探伤检测内部无夹杂、气孔等缺陷，质量不低于A级，晶粒度≥6级，其质量可满足航空新一代材料所需；经用户检测和航天材料检测中心检测，本申请得到的7055Sc铝合金达到抗拉强度大于740 N/mm2；规定非比例延伸强度
屈服强度大于700 N/mm2；延伸率要大于10％。
实施例4
一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，其制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：
a、配料：使用的金属原料要符合国家的采购标准，根据配料标准和企业标准7055铸锭化学成份的要求，精确计算各种配料，合理搭配使用符合成分要求的重熔用精铝锭、重熔用铝锭和合金原料（锌锭、镁锭）、铝中间合金（AlCu50、AlMn20、AlZr4、AlTi5、AlBe1、AlSc5）的用量，原料用量:（1吨炉试验生产）
熔用精铝锭: 800Kg、重熔用铝锭:200Kg、铝铜中间合金AlCu50：46kg、铝钛硼线杆AlTi5：0.8kg、铝锆中间合金AlZr4：3kg、铝锰中间合金AlMn20：2kg、铝铍中间合金AlBe1：0.5kg、铝钪中间合金AlSc5：10kg、锌锭：80kg、镁锭：20kg、精炼剂：57g氧化锌+163g六氯乙烷，使用铝箔包成柱体。
b、加料：先在工频熔炼炉加入铝原料后，在730℃下，待铝熔化后加入熔剂，然后升温至840℃，加入中间合金AlZr4、AlSc5和AlTi5；然后温度在815℃加入AlCu50、AlMn20，锌锭投料温度为720℃；最后加入镁锭和AlBe1；在加料过程中电磁搅拌器在一直搅拌熔化的液体，所有金属完全熔化后在735℃保温30min；
c、熔铸：转入坩埚保温炉抽真空30分钟，静止30分钟开始浇铸，熔铸速度60mm/分，得到7055Sc圆锭Φ260mm，应符合其化学成分质量百分含量为：Cu2.2-2.4%、Mg1.9-2.1%、Zn8.0-8.5%、Mn≤0.5%，Zr0.1-0.12%、Si≤0.1%、Fe≤0.15%、Cr≤0.04%、Ti≤0.06%、Be≤0.02%、Sc0.05~0.1%，余量为Al；
（2）均匀化退火：将步骤（1）得到的Φ260mm铸锭升至300℃保温2小时，然后升至420℃保温12h；
（3）挤压：将步骤（2）退火后的Φ250mm铸锭加热至430℃进行挤压，挤压速度10mm/s，挤出温度410℃，挤出直径Φ60mm；挤压件H112的力学性能基本满足国家标准GBT3191-2010中7系T6力学性能。其得到的挤压件（挤压系数≥10）；
（4）将步骤（3）得到的挤压棒Ф60加热，加热温度430℃，加热时间6h，然后进行锻造，采用3000吨锻造机进行锻造，锻造前Ф60mm长350mm的棒在430℃加热，加热时间7h，进行锻造，先将长350mm锻压至150mm高，然后压扁为长方形，然后在长、宽、高三个方向进行锻造，得到锻件60mm×100mm×188mm；
（5）固溶：将步骤（4）得到的锻件加热至450℃保温3h后再升温至480℃保温7h，然后于20秒内将锻件放入温度≤50℃水中，放置30分钟；
（6）时效：时效温度为121℃，时间为24h。时效处理后得到的铝合金性能如表9所示（2个试样的测定值）。
经时效处理后的铝合金经超声波探伤检测内部无夹杂、气孔等缺陷，质量不低于A级，晶粒度≥6级，其质量可满足航空新一代材料所需；经用户检测和航天材料检测中心检测，本申请得到的7055Sc铝合金达到抗拉强度大于740 N/mm2；规定非比例延伸强度
屈服强度大于700 N/mm2；延伸率要大于10％。
采用实施例2方法制备得到的7055Sc铝合金经用户和航天材料检测中心检测，用户检测报告及航天材料检测中心报告如表10-11所示：
本发明通过多次试验，经过数据对比，获得了满足航天航空使用的新材料，在轻合金中是强度最高，延伸最好，并且该材料的强度高于一般工具钢及铜合金。最佳的生产流程及工艺参数为：
配料—工频感应熔炼炉（在不同温度加入中间合金）730-740℃保温30分钟——转入坩埚保温炉抽真空30分钟，静止30分钟开始浇铸得到Φ250mm铸锭—均匀化Φ250mm铸锭在加热炉升至300℃保温2小时，然后升至420℃保温12h—挤压Φ250mm铸锭加热至430-440℃；保温10-12h进行挤压；挤压速度10mm/s，挤出温度410℃，挤出直径Φ50mm棒—430-440℃加热，加热时间6-7h，进行锻造—固溶处理锻件加热至450℃保温3h后再升温至475℃保温时间6-8h，再≤50℃水中冷却30分钟，—时效温度为121℃，时间为24h—检测捡查—包装。

Claims (10)

1.一种超强超韧7055Sc铝合金锻件，其特征在于它是由在7055铝合金中加入钪和铍制备而成，所述锻件中钪和铍的质量百分含量分别为≤0.02%和0.05~0.1%。
2.如权利要求1所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件，其特征在于它的化学成分质量百分含量为：Cu2.2-2.4%、Mg1.9-2.1%、Zn8.0-8.5%、Mn≤0.5%，Zr0.1-0.12%、Si≤0.1%、Fe≤0.15%、Cr≤0.04%、Ti≤0.06%、Be≤0.02%、Sc0.05~0.1%，余量为Al。
3.如权利要求1-2任一项所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）熔炼：取上述原料加热熔炼后，浇铸得到铸锭；
（2）均匀化退火：将步骤（1）得到的铸锭升至300℃-310℃保温2-2.5小时，然后升至415-425℃保温12-13h；
（3）挤压：将步骤（2）均匀后的产品在430-440℃加热10-12h，然后进行挤压，得到挤压件；
（4）将步骤（3）得到的挤压件加热，加热温度430-440℃，加热时间6-7h，然后进行锻造，得到锻件；
（5）固溶：将步骤（4）得到的锻件加热至440-460℃保温2.5-3.5h后再升温至470-485℃保温6-8h，然后于30秒内将锻件放入温度≤50℃水中，放置20-40分钟；
（6）时效：将步骤（5）固溶处理后的锻件进行时效处理，时效条件为120℃-130℃，时间为22-24h。
4.如权利要求3所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中铜、锆、锰、铍、钪分别采用铝中间合金的形式加入，钛采用铝钛硼线杆的形式加入，铝、锌、镁分别采用铝锭、锌锭、镁锭的形式加入。
5.如权利要求4所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于所述铝中间合金分别为AlCu50、AlMn20、AlZr4、AlBe1、AlSc5，所述铝钛硼线杆为AlTi5，所述铝锭采用熔用精铝锭和重熔用铝锭混合使用，混合质量比例为（3-5）:1。
6.如权利要求5所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于所述步骤（1）具体为：先加入熔用精铝锭和重熔用铝锭，在730～740℃温度下使铝熔化，然后升温至820-860℃，加入中间合金AlZr4、AlSc5和AlTi5，然后在温度为780-820℃加入AlCu50、AlMn20；在温度为720～730℃时投入锌锭，最后加入镁锭和AlBe1，在金属完全熔化后在730-740℃保温20-40min，然后抽真空20-40min，静置20-40min开始浇铸，得到铸锭。
7.如权利要求6所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于添加AlZr4中间合金时，必须提前将AlZr4中间合金预热，预热温度430℃-450℃，时间为2-3h。
8.如权利要求3所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中得到的铸锭直径优选为200-400mm。
9.如权利要求3所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中挤压速度8-12mm/s，挤出温度405-415℃，挤出直径Ф40-100mm。
10.如权利要求3所述的超强超韧7055Sc铝合金锻件的制备方法，其特征在于所述步骤（4）锻造在长、宽、高三个方向进行锻造，得到50-120mm厚的板。
CN201910131240.8A 2019-02-22 2019-02-22 一种超强超韧7055Sc铝合金锻件 Active CN109666827B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910131240.8A CN109666827B (zh) 2019-02-22 2019-02-22 一种超强超韧7055Sc铝合金锻件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910131240.8A CN109666827B (zh) 2019-02-22 2019-02-22 一种超强超韧7055Sc铝合金锻件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109666827A true CN109666827A (zh) 2019-04-23
CN109666827B CN109666827B (zh) 2021-02-12

Family

ID=66152361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910131240.8A Active CN109666827B (zh) 2019-02-22 2019-02-22 一种超强超韧7055Sc铝合金锻件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109666827B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110284085A (zh) * 2019-08-07 2019-09-27 东北大学 一种同时提高7xxx铝合金强度和延伸率的方法
CN111020423A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 北京首航科学技术开发有限公司 一种轻质的超高强度铝合金螺母及铝合金材料

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1692174A (zh) * 2002-09-21 2005-11-02 通用合金公司 铝－锌－镁－铜合金挤压产品
WO2008003506A2 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Aa7000-series aluminium alloy products and a method of manufacturing thereof
KR100909699B1 (ko) * 2008-06-11 2009-07-31 보원경금속(주) 충격에너지가 향상된 알루미늄 합금 및 이로부터 제조된압출재
CN101835915A (zh) * 2007-03-30 2010-09-15 总理事，国防研发机构 合金组合物及其制备
CN102876941A (zh) * 2012-09-04 2013-01-16 昆山市源丰铝业有限公司 高强度铝合金
CN104152761A (zh) * 2014-07-31 2014-11-19 天津大学 含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金及制备方法
CN104651764A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 东北大学 一种高锌含钪铝合金的固溶热处理方法
CN104694801A (zh) * 2015-03-20 2015-06-10 东北轻合金有限责任公司 一种铝镁钪锆铝合金板材及其制造方法
CN105088113A (zh) * 2015-08-27 2015-11-25 东北轻合金有限责任公司 一种航天用铝合金自由锻件的制造方法
CN106282699A (zh) * 2016-06-07 2017-01-04 天津梨园盛铝业有限公司 一种高强度铝合金及其制备方法
CN107406925A (zh) * 2015-10-30 2017-11-28 诺维尔里斯公司 高强度7xxx铝合金和其制备方法
CN107675044A (zh) * 2017-09-26 2018-02-09 辽宁忠旺集团有限公司 一种航空用铝合金型材及其生产工艺
CN108754258A (zh) * 2018-06-26 2018-11-06 安徽沪源铝业有限公司 一种7055铝合金及其时效工艺
CN109295332A (zh) * 2018-11-29 2019-02-01 山东南山铝业股份有限公司 一种7系铝合金型材及其制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1692174A (zh) * 2002-09-21 2005-11-02 通用合金公司 铝－锌－镁－铜合金挤压产品
WO2008003506A2 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Aa7000-series aluminium alloy products and a method of manufacturing thereof
CN101835915A (zh) * 2007-03-30 2010-09-15 总理事，国防研发机构 合金组合物及其制备
KR100909699B1 (ko) * 2008-06-11 2009-07-31 보원경금속(주) 충격에너지가 향상된 알루미늄 합금 및 이로부터 제조된압출재
CN102876941A (zh) * 2012-09-04 2013-01-16 昆山市源丰铝业有限公司 高强度铝合金
CN104152761A (zh) * 2014-07-31 2014-11-19 天津大学 含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金及制备方法
CN104651764A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 东北大学 一种高锌含钪铝合金的固溶热处理方法
CN104694801A (zh) * 2015-03-20 2015-06-10 东北轻合金有限责任公司 一种铝镁钪锆铝合金板材及其制造方法
CN105088113A (zh) * 2015-08-27 2015-11-25 东北轻合金有限责任公司 一种航天用铝合金自由锻件的制造方法
CN107406925A (zh) * 2015-10-30 2017-11-28 诺维尔里斯公司 高强度7xxx铝合金和其制备方法
CN106282699A (zh) * 2016-06-07 2017-01-04 天津梨园盛铝业有限公司 一种高强度铝合金及其制备方法
CN107675044A (zh) * 2017-09-26 2018-02-09 辽宁忠旺集团有限公司 一种航空用铝合金型材及其生产工艺
CN108754258A (zh) * 2018-06-26 2018-11-06 安徽沪源铝业有限公司 一种7055铝合金及其时效工艺
CN109295332A (zh) * 2018-11-29 2019-02-01 山东南山铝业股份有限公司 一种7系铝合金型材及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110284085A (zh) * 2019-08-07 2019-09-27 东北大学 一种同时提高7xxx铝合金强度和延伸率的方法
CN111020423A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 北京首航科学技术开发有限公司 一种轻质的超高强度铝合金螺母及铝合金材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN109666827B (zh) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104805319B (zh) 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法
CN102330004B (zh) 一种铝合金模锻件的制造方法
CN106756319A (zh) 一种用于制备高强高塑铝基复合材料的铝合金和铝基复合材料
CN100525987C (zh) 高强度铝合金焊丝及其制备方法
CN103305726B (zh) 一种纳米级碳化硅铝合金棒的制备方法
CN101693956A (zh) 一种高强度高塑性6061和6063铝合金及其型材制备技术
Lemieux et al. Effect of Si, Cu and Fe on mechanical properties of cast semi-solid 206 alloys
CN107747014B (zh) 一种具有高延展性高强镁合金及其制备方法
CN101597707A (zh) 一种铝镁硅铜合金及其制备方法
Luan et al. High strength Al–Al2O3p composites: Optimization of extrusion parameters
CN109666827A (zh) 一种超强超韧7055Sc铝合金锻件
CN109161742A (zh) 一种掺杂Sc的7085铝合金及其制备方法
WO2017215104A1 (zh) 一种超高强度非快速凝固铝合金及其制备方法
CN102644013A (zh) 一种高强度高延伸率的铸造镁合金及其生产方法
CN110551928A (zh) 一种5654铝合金焊丝线坯的生产方法
CN109182804A (zh) 一种高强度铝铜系铝合金制备方法
CN101914704B (zh) 一种含Cr的抗蠕变挤压锌合金及其制备方法
CN101230432A (zh) 一种高强、耐热铝铁合金零件的制备方法
CN106513638B (zh) 2a12铝合金铸造工艺
CN108118215A (zh) 一种6系铝合金及其制备方法
CN107699746A (zh) 纳米碳化钛颗粒增强adc12铝基复合材料及其制备方法
CN115229196B (zh) 一种铝合金材料及其制备方法
Senderski et al. Studies of advanced technologies used in the manufacture of products from aluminium alloys
Gopi et al. Effect of Rolling Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Cryorolled Al-Mg-Si Alloy Reinforced with 3wt% TiB2 In Situ Composite
CN107794419A (zh) 一种铝合金用多元中间合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220701

Address after: 471000 Room 201, building 1, No. 22, Binhe Road, high tech Industrial Development Zone, Luoyang area, China (Henan) pilot Free Trade Zone, Luoyang City, Henan Province

Patentee after: Luoyang MAG Magnesium Industry Co.,Ltd.

Address before: 471600 Economic Development Zone, Yiyang County, Luoyang City, Henan Province

Patentee before: LUOYANG HUA LING MAGNESIUM INDUSTRY CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right