CN111500910B - 一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 - Google Patents
一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111500910B CN111500910B CN202010337578.1A CN202010337578A CN111500910B CN 111500910 B CN111500910 B CN 111500910B CN 202010337578 A CN202010337578 A CN 202010337578A CN 111500910 B CN111500910 B CN 111500910B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- percent
- stringer
- ingot
- less
- 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.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 98
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 27
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 52
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 16
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 15
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- ZALMZWWJQXBYQA-UHFFFAOYSA-N [N].[Cl] Chemical compound [N].[Cl] ZALMZWWJQXBYQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 229910015136 FeMn Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910016343 Al2Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007880 ZrAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- 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
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
-
- 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
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/18—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with zinc
-
- 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
- C22F1/057—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 copper as the next major constituent
Abstract
本发明公开了一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法,通过熔体纯净化处理、熔炼铸造、反向挤压、热处理强化、铝材内应力消除等工艺研究,提高了铝合金型材的强度、抗疲劳强度、抗应力腐蚀性能及断裂韧性,其纵向力学性能:抗拉强度不小于538MPa、非比例延伸强度不小于413MPa、断后伸长率不小于13.2%;横向力学性能:抗拉强度不小于492MPa、非比例延伸强度不小于382MPa、断后伸长率不小于9.5%,最低抗拉强度相比进口材料纵向提高了8.5%,横向提高了8.1%。减少了表面粗晶粒“再结晶层”,性能优于进口材料,能满足大飞机机翼下壁板长桁用材料的强度、韧性、抗疲劳、抗蠕变、耐腐蚀和使用寿命等要求,经检测各项指标均达到或优于AMS 4338A标准的要求。
Description
技术领域
本发明属于铝合金型材加工技术领域,具体涉及一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法。
背景技术
现代民用飞机不断向大型、高速、长寿命、高飞行安全性和低成本方向发展,美国首先在2024合金基础上通过对成分控制,开发出了新一代高强、高损伤容限2026合金,2026铝合金型材作为大飞机的关键结构材料,已作为大型客机机翼下壁板长桁的首选铝合金材料。近年来,中国的民用航空制造业发展迅猛,但由于大飞机机翼下壁板长桁使用条件特殊,对材料强度、韧性、抗疲劳、抗蠕变、耐腐蚀和使用寿命等要求极高,我国适合大飞机机翼下壁板长桁用的铝合金材料还是空白,通常需要进口。因此,如何掌握关键技术实现产业化,替代进口材料,进而实现大飞机特别是C919打飞机机翼下壁板长桁用铝合金材料的自主供给,满足航空工业及国民经济其它领域对高强韧铝材的需求是需要急迫解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题,提供一种抗拉强度高、断裂韧性好、表面粗晶粒“再结晶层”少、无损检测达到ASTM B594 B类要求、填补我国适用于大飞机特殊部位高强韧铝合金材料空白的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材。
本发明的另一个目的是为了提供一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材的制备方法。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,由以下重量百分比含量的元素组成:Cu3.6-4.3%、Mn0.3-0.8%、Mg1.0-1.6%、Zn≤0.10%、Ti≤0.06%、Zr0.05-0.25%、Fe≤0.07%、Si≤0.05%,余量为Al。
一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)按元素组成选用品味≥99.996%的高纯铝锭、纯度≥99.95%的镁锭、Mn添加剂和电解铜、Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金、Al-Ti-B丝作为原材料;
(2)将上述配好的高纯铝锭、镁锭和电解铜投入熔炼温度为700-750℃的熔炼炉中熔炼,待熔炼温度达到710℃时加入Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金和Al-Ti-B丝,待熔炼温度达到730℃时加入Mn添加剂;
(3)使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化,吹入时间为10-12分钟,精炼后扒渣,气体含量小于等于0.19mL/100g熔体;
(4)将铝合金熔体依次通过在线除气设备和陶瓷过滤片,进行在线除气和过滤;
(5)在铸造温度730-740℃、铸造速度40-45mm/min、铸造水压0.05-0.08MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成铝合金圆铸锭,铸造时在线加入Al-Ti-B丝;
(6)将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至457-464℃,保温6小时后,再将铝合金圆铸锭加热至468-471℃,保温12小时,再空冷至室温;
(7)将处理后的铝合金圆铸锭外表面车去偏析层4-5mm,表面粗糙度不大于Ra12.5,铸锭100%水浸探伤,并经检验合格后,切成长度为900mm-1500mm的铸块;
(9)将挤压型材通过预精整后加热至490-496℃,保温后进行固溶热处理;
(10)将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直得到最终的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材。
进一步地,所述步骤(1)中Mn添加剂的Mn含量为80±0.5%,助熔剂含量为20±0.5%。
进一步地,所述步骤(2)中熔炼炉若是生产完其它合金的炉子,在熔炼前需进行两次洗炉,第一次用Al99.85铝锭洗炉,第二次用Al99.99铝锭洗炉。
进一步地,所述步骤(3)中的氮氯混合气体比例分别为N2=83%、Cl2=17%。
进一步地,所述步骤(4)中在线除气设备转子转速为15-200r/min、气体压力为0.2-0.3MPa,陶瓷过滤片为孔隙率为30+50ppi的双级陶瓷过滤片。
进一步地,所述步骤(5)中铸造成的铝合金圆铸锭为外径为312mm的实心圆铸锭。
进一步地,所述步骤(8)中挤压机为45MN双动反向挤压机。
进一步地,所述步骤(9)中挤压成的铝合金型材预精整采用立式压力机,固溶采用18米立式淬火炉。
进一步地,所述步骤(10)中将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直时拉伸率控制在1.0-1.5%。
本发明相对现有技术具有以下有益效果:
1、本发明通过设定及优化合金成分组成,并通过熔体纯净化处理、熔炼铸造、反向挤压、热处理强化、铝材内应力消除等工艺研究,提高了铝合金型材的强度、抗疲劳强度、抗应力腐蚀性能及断裂韧性,获得了一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其纵向力学性能:抗拉强度不小于538MPa(AMS4338A标准不小于496MPa)、非比例延伸强度不小于413MPa(AMS4338A标准不小于365MPa)、断后伸长率不小于13.2%(AMS4338A标准不小于11%);横向力学性能:抗拉强度不小于492MPa(AMS4338A标准不小于455MPa)、非比例延伸强度不小于382MPa(AMS4338A标准不小于317MPa)、断后伸长率不小于9.5%(AMS4338A标准不小于8%),最低抗拉强度相比进口材料纵向提高了8.5%,横向提高了8.1%。具有更高的强度与更好的断裂韧性,减少了表面粗晶粒“再结晶层”,性能优于进口材料,能满足大飞机机翼下壁板长桁用材料的强度、韧性、抗疲劳、抗蠕变、耐腐蚀和使用寿命等要求,生产的型材经中国航空北京航空材料研究院检测各项指标均达到或优于AMS 4338A标准的要求,完全能替代进口材料,实现了大飞机(特别是国产C919大飞机)机翼下壁板长桁用铝合金材料的自主供给,能满足航空工业及国民经济其它领域对高强韧铝材的需求。
2、本发明的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材与现有2024合金及其它2024的改型合金相比,最为显著的变化是杂质元素Si、Fe的含量非常低。通常Si、Fe在现有2024合金及其它2024的改型合金中形成粗大的Al7Cu2Fe及Mg2Si相,这些相是应力集中之处及疲劳裂纹源,对材料的断裂韧性有极为不利的影响。同时这些相的形成,消耗了强化元素Cu、Mg,降低了材料的强度。提高主元素Cu、Mg的含量可以提高材料的强度,但也造成组织中出现过多的难以控制分布的粗大结晶相,降低材料的断裂韧性。本发明合金成分中Cu、Mg的含量比2024及其它改型合金的小,保证了断裂韧性;另一方面本发明合金成分的Cu/Mg比要高于其它合金,合金中存在的粗大S相体积分数更少,进一步保证了材料的断裂韧性。添加微量元素Zr,以阻碍材料在加工过程中的再结晶现象,保证材料的强度及损伤容限,起到细化晶粒的作用,阶段时效时,合金中析出的ZrAl3细小均匀,在后续的挤压过程中起到抑制再结晶的作用,细化合金晶粒,使表面粗晶层减小,减少加工量,确保合金的各项指标满足美标要求。铸造时在线加入Al-Ti-B丝细化剂,减少Zr中毒现象的发生,且Ti元素含量不得超过0.06wt%,从而保证材料最终的断裂韧性。
3、本发明的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材制备时选择原材料并配料计算,然后经过熔炼、铸造、铸锭均匀化处理、铸锭加工、铸锭探伤、检查、反向挤压、固溶处理、拉伸矫直等步骤,各个步骤之间具有严格的逻辑关系,且各个步骤设定了特定的工艺参数。例如(1)经大量实验及对比研究后发现,相较于2024合金及其它2024的改型合金,本发明具有非常低的Si、Fe含量,Al2Cu和Al2CuMg相作为合金中的主要强化相,其挤压态金相组织主要由Al2Cu,Al2CuMg以及Al7Cu2(FeMn)相构成。其中Al7Cu2(FeMn)相较粗大,在其表面可以看到明显的裂纹存在,在各步骤特定的热处理状态下,本发明铝合金纵向抗拉强度可达到538MPa以上,高于美标496MPa的8.5%;横向抗拉强度可达到492MPa以上,高于美标455MPa的8.1%。(2)经过大量实验及对比研究后发现,挤压时设定挤压筒温度470-485℃、锭温480-495℃,反向挤压速度0.7mm/s,挤压比13-16的条件下挤压出特定截面形状的型材,并空冷至室温,能优化挤压型材的各项指标,使型材的各项指标优于美标要求。(3)高质量的铸锭是获得优质产品的保证和前提,严格控制产品的纯净度,严格控制熔体中的氢含量和各种夹渣,因此提高铝合金型材的纯净度是保障铝合金型材获得高综合性能的基础。本发明先采用氮氯混合气体对炉内熔体进行喷吹精炼除气除渣,再将铝熔体通过转子转速为15-200r/min,气体压力为0.2-0.3MPa的除气除渣设备,最后通过30+50ppi的双级陶瓷过滤片进行过滤处理,对铝合金熔体进行深度净化,有效提高了最终铝合金型材成品的纯净度。(4)经过大量实验及对比研究后发现,快速冷却必然在铸锭中产生非平衡结晶相,由于合金中含有铁、锰、锆等元素,这些元素在铝中的扩散速度慢,在快速冷却的铸造条件下来不及沉淀,以过饱和状态保留在固溶体中,为了消除枝晶偏析,本发明采用分级均匀化技术,将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至457-464℃,保温6小时后,再将铝合金圆铸锭加热至468-471℃,保温12小时,再空冷至室温。能使非平衡相溶解和过饱和的过渡元素相沉淀,溶质浓度均匀化,改善后续变形时的塑性,降低铸锭热裂倾向。
附图说明
图1为本发明大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材的截面形状图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,由以下重量百分比含量的元素组成:Cu3.6%、Mn0.3%、Mg1.6%、Zn0.08%、Ti0.05%、Zr0.13%、Fe0.05%、Si0.02%,余量为Al。
该大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材制备时,包括以下步骤:
(1)按元素组成选用品味≥99.996%的高纯铝锭、纯度≥99.95%的镁锭、Mn添加剂和电解铜、Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金、Al-Ti-B丝作为原材料;其中Mn添加剂中的Mn含量为80%(质量百分数)、助熔剂含量为20%(质量百分数),电解铜为一号或二号电解铜。
(2)将上述配好的高纯铝锭、镁锭和电解铜投入熔炼温度为700-750℃的熔炼炉中熔炼,待熔炼温度达到710℃时加入Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金和Al-Ti-B丝,待熔炼温度达到730℃时加入Mn添加剂;其中熔炼炉若是生产完其它合金的炉子,在熔炼前需进行两次洗炉,第一次用Al99.85铝锭洗炉(99.85为纯度),第二次用Al99.99铝锭洗炉(99.99为纯度)。
(3)使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化,氮氯混合气体比例分别为N2=83%、Cl2=17%,吹入时间为10分钟,精炼后扒渣,气体含量小于等于0.19mL/100g熔体。
(4)将铝合金熔体依次通过在线除气设备和陶瓷过滤片,进行在线除气和过滤,在线除气设备转子转速为15r/min、气体压力为0.3MPa,陶瓷过滤片为孔隙率为30+50ppi的双级陶瓷过滤片。
(5)在铸造温度730℃、铸造速度45mm/min、铸造水压0.05MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成外径为312mm的实心铝合金圆铸锭,铸造时在线加入Al-Ti-B丝。
(6)将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至457℃,保温6小时后,再将铝合金圆铸锭加热至468℃,保温12小时,再空冷至室温。
(7)将处理后的铝合金圆铸锭外表面车去偏析层4-5mm,表面粗糙度不大于Ra12.5,铸锭100%水浸探伤,水浸超声波探伤符合ASTM B594 B类要求,并经检验合格后,切成长度为900mm的铸块。
(9)将挤压型材通过立式压力机预精整后加热至490℃,保温后采用18米立式淬火炉进行固溶热处理。
(10)将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直,张力矫直时拉伸率控制在1.0%,得到最终的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材。
2017年,将该实施例制备得到的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材由中国航发北京航空材料研究院取样按AMS4338A进行各项指标检测,并将检测结果与AMS4338A标准要求进行对比。结果如下:
AMS4338A标准要求各项指标如下:
a:性能纵向力学性能如表1、室温横向力学性能如表2,
表1室温纵向力学性能
表2室温横向力学性能
b:型材应按照ASTM B594进行超声波检验达到B级。
c:材料拉伸性能同批次内和批次间变异系数≤5%。
2017年由中国航发北京航空材料研究院对本实施例制备的铝合金型材具体检测结果如表3和表4所示。
表3室温纵向力学性能
表4室温横向力学性能
型材按照ASTM B594进行超声波检验达到A级。
材料拉伸性能同批次内变异系数为2.5%,批次间变异系数为3.4%。
检测结论:各项指标明显高于美标AMS4338A标准的要求。
实施例2
一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,由以下重量百分比含量的元素组成:Cu4.3%、Mn0.8%、Mg1.0%、Zn0.10%、Ti0.01%、Zr0.05%、Fe0.07%、Si0.01%,余量为Al。
该大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材制备时,包括以下步骤:
(1)按元素组成选用品味≥99.996%的高纯铝锭、纯度≥99.95%的镁锭、Mn添加剂和电解铜、Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金、Al-Ti-B丝作为原材料;其中Mn添加剂中的Mn含量为80.5%(质量百分数)、助熔剂含量为19.5%(质量百分数),电解铜为一号或二号电解铜。
(2)将上述配好的高纯铝锭、镁锭和电解铜投入熔炼温度为700-750℃的熔炼炉中熔炼,待熔炼温度达到710℃时加入Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金和Al-Ti-B丝,待熔炼温度达到730℃时加入Mn添加剂;其中熔炼炉若是生产完其它合金的炉子,在熔炼前需进行两次洗炉,第一次用Al99.85铝锭洗炉(99.85为纯度),第二次用Al99.99铝锭洗炉(99.99为纯度)。
(3)使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化,氮氯混合气体比例分别为N2=83%、Cl2=17%,吹入时间为12分钟,精炼后扒渣,气体含量小于等于0.19mL/100g熔体。
(4)将铝合金熔体依次通过在线除气设备和陶瓷过滤片,进行在线除气和过滤,在线除气设备转子转速为200r/min、气体压力为0.2MPa,陶瓷过滤片为孔隙率为30+50ppi的双级陶瓷过滤片。
(5)在铸造温度740℃、铸造速度40mm/min、铸造水压0.08MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成外径为312mm的实心铝合金圆铸锭,铸造时在线加入Al-Ti-B丝。
(6)将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至464℃,保温6小时后,再将铝合金圆铸锭加热至471℃,保温12小时,再空冷至室温。
(7)将处理后的铝合金圆铸锭外表面车去偏析层4-5mm,表面粗糙度不大于Ra12.5,铸锭100%水浸探伤,水浸超声波探伤符合ASTM B594 B类要求,并经检验合格后,切成长度为1500mm的铸块。
(9)将挤压型材通过立式压力机预精整后加热至496℃,保温后采用18米立式淬火炉进行固溶热处理。
(10)将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直,张力矫直时拉伸率控制在1.5%,得到最终的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材。
2017年,将该实施例制备得到的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材由中国航发北京航空材料研究院取样按AMS4338A进行各项指标检测,并将检测结果与AMS4338A标准要求进行对比。结果如下:
2017年由中国航发北京航空材料研究院对本实施例制备的铝合金型材具体检测结果如表5和表6所示。
表5室温纵向力学性能
表6室温横向力学性能
型材按照ASTM B594进行超声波检验达到A级。
材料拉伸性能同批次内变异系数为1.7%,批次间变异系数为3.1%。
检测结论:各项指标明显高于美标AMS4338A标准的要求。
实施例3
一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,由以下重量百分比含量的元素组成:Cu4.0%、Mn0.5%、Mg1.3%、Zn0.01%、Ti0.06%、Zr0.25%、Fe0.02%、Si0.05%,余量为Al。
该大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材制备时,包括以下步骤:
(1)按元素组成选用品味≥99.996%的高纯铝锭、纯度≥99.95%的镁锭、Mn添加剂和电解铜、Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金、Al-Ti-B丝作为原材料;其中Mn添加剂中的Mn含量为79.5%(质量百分数)、助熔剂含量为21.5%(质量百分数),电解铜为一号或二号电解铜。
(2)将上述配好的高纯铝锭、镁锭和电解铜投入熔炼温度为700-750℃的熔炼炉中熔炼,待熔炼温度达到710℃时加入Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金和Al-Ti-B丝,待熔炼温度达到730℃时加入Mn添加剂;其中熔炼炉若是生产完其它合金的炉子,在熔炼前需进行两次洗炉,第一次用Al99.85铝锭洗炉(99.85为纯度),第二次用Al99.99铝锭洗炉(99.99为纯度)。
(3)使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化,氮氯混合气体比例分别为N2=83%、Cl2=17%,吹入时间为11分钟,精炼后扒渣,气体含量小于等于0.19mL/100g熔体。
(4)将铝合金熔体依次通过在线除气设备和陶瓷过滤片,进行在线除气和过滤,在线除气设备转子转速为100r/min、气体压力为0.25MPa,陶瓷过滤片为孔隙率为30+50ppi的双级陶瓷过滤片。
(5)在铸造温度735℃、铸造速度42mm/min、铸造水压0.06MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成外径为312mm的实心铝合金圆铸锭,铸造时在线加入Al-Ti-B丝。
(6)将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至460℃,保温6小时后,再将铝合金圆铸锭加热至470℃,保温12小时,再空冷至室温。
(7)将处理后的铝合金圆铸锭外表面车去偏析层4-5mm,表面粗糙度不大于Ra12.5,铸锭100%水浸探伤,水浸超声波探伤符合ASTM B594 B类要求,并经检验合格后,切成长度为1200mm的铸块。
(9)将挤压型材通过立式压力机预精整后加热至493℃,保温后采用18米立式淬火炉进行固溶热处理。
(10)将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直,张力矫直时拉伸率控制在1.2%,得到最终的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材。
2017年,将该实施例制备得到的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材由中国航发北京航空材料研究院取样按AMS4338A进行各项指标检测,并将检测结果与AMS4338A标准要求进行对比。结果如下:
2017年由中国航发北京航空材料研究院对本实施例制备的铝合金型材具体检测结果如表5和表6所示。
表7室温纵向力学性能
表8室温横向力学性能
型材按照ASTM B594进行超声波检验达到A级。
材料拉伸性能同批次内变异系数为2.0%,批次间变异系数为2.9%。检测结论:各项指标明显高于美标AMS4338A标准的要求。
Claims (8)
1.一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:由以下重量百分比含量的元素组成:Cu3.6-4.3%、Mn0.3-0.8%、Mg1.0-1.6%、Zn≤0.10%、Ti≤0.06%、Zr0.05-0.25%、Fe≤0.07%、Si≤0.05%,余量为Al;其大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材的制备方法包括以下步骤:
(1)按元素组成选用品味≥99.996%的高纯铝锭、纯度≥99.95%的镁锭、Mn添加剂和电解铜、Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金、Al-Ti-B丝作为原材料,所述Mn添加剂的Mn含量为80±0.5%,助熔剂含量为20±0.5%;
(2)将上述配好的高纯铝锭、镁锭和电解铜投入熔炼温度为700-750℃的熔炼炉中熔炼,待熔炼温度达到710℃时加入Al-10Mn中间合金、Al-2Zr合金和Al-Ti-B丝,待熔炼温度达到730℃时加入Mn添加剂;
(3)使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化,吹入时间为10-12分钟,精炼后扒渣,气体含量小于等于0.19mL/100g熔体;
(4)将铝合金熔体依次通过在线除气设备和陶瓷过滤片,进行在线除气和过滤;
(5)在铸造温度730-740℃、铸造速度40-45mm/min、铸造水压0.05-0.08MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成铝合金圆铸锭,铸造时在线加入Al-Ti-B丝;
(6)将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至457-464℃,保温6小时后,再将铝合金圆铸锭加热至468-471℃,保温12小时,再空冷至室温;
(7)将处理后的铝合金圆铸锭外表面车去偏析层4-5mm,表面粗糙度不大于Ra12.5,铸锭100%水浸探伤,并经检验合格后,切成长度为900mm-1500mm的铸块;
(9)将挤压型材通过预精整后加热至490-496℃,保温后进行固溶热处理;
(10)将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直得到最终的大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(2)中熔炼炉若是生产完其它合金的炉子,在熔炼前需进行两次洗炉,第一次用Al99.85铝锭洗炉,第二次用Al99.99铝锭洗炉。
3.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(3)中的氮氯混合气体比例分别为N2=83%、Cl2=17%。
4.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(4)中在线除气设备转子转速为15-200r/min、气体压力为0.2-0.3MPa,陶瓷过滤片为孔隙率为30+50ppi的双级陶瓷过滤片。
5.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(5)中铸造成的铝合金圆铸锭为外径为312mm的实心圆铸锭。
6.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(8)中挤压机为45MN双动反向挤压机。
7.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(9)中挤压成的铝合金型材预精整采用立式压力机,固溶采用18米立式淬火炉。
8.根据权利要求1所述的一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材,其特征在于:所述步骤(10)中将固溶热处理后的铝合金型材进行张力矫直时拉伸率控制在1.0-1.5%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010337578.1A CN111500910B (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010337578.1A CN111500910B (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111500910A CN111500910A (zh) | 2020-08-07 |
CN111500910B true CN111500910B (zh) | 2021-07-02 |
Family
ID=71873104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010337578.1A Active CN111500910B (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111500910B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114438382B (zh) * | 2021-11-17 | 2022-10-11 | 江阴沐祥精工科技有限公司 | 一种轨道铝型材 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101701309A (zh) * | 2009-11-11 | 2010-05-05 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 高强、高断裂韧性的2xxx系铝合金及其加工方法 |
CN110129638A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-16 | 西北铝业有限责任公司 | 一种航天用铝合金多变截面挤压型材及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8043445B2 (en) * | 2003-06-06 | 2011-10-25 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | High-damage tolerant alloy product in particular for aerospace applications |
CN101484603B (zh) * | 2006-07-07 | 2011-09-21 | 阿勒里斯铝业科布伦茨有限公司 | Aa7000系列铝合金产品及其制造方法 |
-
2020
- 2020-04-26 CN CN202010337578.1A patent/CN111500910B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101701309A (zh) * | 2009-11-11 | 2010-05-05 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 高强、高断裂韧性的2xxx系铝合金及其加工方法 |
CN110129638A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-16 | 西北铝业有限责任公司 | 一种航天用铝合金多变截面挤压型材及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111500910A (zh) | 2020-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108893661B (zh) | 一种高速动车组用宽幅薄壁6系铝合金型材及其制备方法 | |
CN108425050B (zh) | 一种高强高韧铝锂合金及其制备方法 | |
CN104959393B (zh) | 一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法 | |
CN110129638B (zh) | 一种航天用铝合金多变截面挤压型材及其制备方法 | |
CN109022852B (zh) | 一种2007铝合金棒材生产工艺 | |
CN111411247B (zh) | 一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法 | |
CN111676400B (zh) | 一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 | |
CN113234949B (zh) | 一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法 | |
CN104018038A (zh) | 一种汽车防撞梁用铝合金及其产品制造方法 | |
CN112725671B (zh) | 一种Al-Cu-Mg铝合金线材及其制备方法 | |
CN110863128B (zh) | 一种航空用640MPa级铝合金挤压材的制备方法 | |
CN111996425B (zh) | 一种高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法 | |
CN109402471B (zh) | 一种基于熔铸和热挤压的7系铝合金材料及其制造方法 | |
CN111014332A (zh) | 具有高长期热稳定性的6系高合金成分及其制备方法 | |
CN111057924B (zh) | 一种高塑性低稀土镁合金及其制备方法 | |
CN111500910B (zh) | 一种大飞机机翼下壁板长桁用铝合金型材及其制备方法 | |
CN113444911B (zh) | 一种高强高韧Al-Mg-(Al-Ti-Nb-B)合金及其制备方法 | |
CN112496074A (zh) | 一种车用铝合金棒材及加工方法 | |
CN113528866B (zh) | 一种航空用高强耐腐蚀7xxx铝合金板材的制备方法 | |
CN112359235B (zh) | 一种铝合金飞机行李架型材生产工艺 | |
CN114480930B (zh) | 客车车身骨架用铝合金型材及其制备方法 | |
CN114351014B (zh) | 一种铝合金及其制备方法与应用 | |
CN110964956B (zh) | 一种铝合金材料及其制备方法 | |
CN107805743B (zh) | 铝合金挤压棒材及其制备工艺 | |
CN117737490A (zh) | 一种高强度铝合金的加工工艺 |
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 |